青霉素是人类最早发现的抗生素。1928年英国细菌学教授弗莱明在实验室中发现青霉菌具有杀菌作用。1938年,牛津大学的钱恩(Sir Ernst Boris Chain)、弗洛里(Howard Walter Florey)及希特利(Norman Heatley)领导的团队成功提炼出青霉素。因此,弗莱明、钱恩和弗洛里共同获得了1945年诺贝尔生理医学奖。
第二次世界大战时,美国大量生产青霉素技术已经趋于成熟,基本能满足当时的需求。相形见绌,中国开始生产青霉素的时间则要晚得多。抗日战争时期,霍乱、鼠疫、斑疹伤寒和回归热等流行病正在中国大地肆虐,人民不仅受到战争的摧残,还要忍受疾病的折磨,一时生灵涂炭,民不聊生。在这种可怕的环境下,能够迅速解决各种感染的青霉素,简直算得上天赐之物。
可以说,青霉素开始在中国生产是时代的需求与召唤,也注定了这是一段非同寻常的艰难历程。
1919年3月,北洋政府在北京天坛内西南隅神乐署辟地(后扩展至近百亩),成立了中央防疫处(简称“中防处”)。这是中国第一个由中央政府设立的国家卫生防疫机构,旨在开展有关血清疫苗的研究和生产,并负责全国范围内的传染病防治工作。随后的30年间,因时局动荡和日寇侵华,中防处被迫数次搬迁。
1941年秋,细菌学家魏曦报告了英国牛津大学弗洛里和钱恩发表在《柳叶刀》期刊上发表的一篇文章,主要报道了青霉素的提取、纯化和分析。昆明中防处的工作人员受到青霉素成功治疗消息的启发,尤其是柳叶刀论文的作者认为这将有助于盟军的战争努力。中国研究人员从此开始利用业余时间研究西南周边的环境,以筛选出适合培养的青霉菌。研究人员开始了探索,从旧鞋旧衣服,到古董钱币,再到地瓜……这一寻找就是好几年。
从1941年冬至1944年春,在汤飞凡的带领下,昆明中防所其他研究人员,包括樊庆笙、魏曦、朱既明、黄有为、卢锦汉等,经历了上百次实验,直到1944年春天,汤飞凡及其同事终于有了突破,找到了一株含有青霉素的霉菌。
1944年夏天,由汤飞凡领导的国家卫生局高级专家团队(成员包括资深专家黄有为、朱既明和樊庆笙)一起鉴定出了具有抗菌特性的霉菌菌株。
但是,他们还没有办法培养青霉素,更不用说提取可行的化合物药物了。研究人员只能想方设法,利用现有条件,解决一个个难题。为了解决培养基的关键添加剂——玉米浆的缺乏问题,他们使用当地可获得的蔗糖,并结合从玉米中蒸馏出来的酒作为替代。此外,使用醋酸戊酯将青霉素提取到水溶液中,并使用沙子和纺丝过滤来分离溶剂。
然后,将从当地糖厂供应商处获得的木炭添加到溶液中,进一步过滤、干燥,以及用其他化学方法,产生可用于临床治疗的浓缩青霉素溶液。
1945年1月,中央防疫处改称中央防疫实验处。日本投降后的1946年6月,昆明的中防处奉命迁回北平天坛旧址,处长汤飞凡主持“复员”建设,组织设立了抗生素研究室并建造青霉素制造室,邀请童村任技师、马誉澂任副技师,刘璞、黄大馪、徐尚志为技术员,还有专员李连盛和技术生王茂林、王正华等。在多方的推动下,中国抗生素生产事业正在逐步推进。
1947年元旦,中防处青霉素制造实验室落成。
这个实验室较为完备,安装了美国对华医疗援助局捐赠的发酵、提炼以及冷冻、真空干燥等设备,做实验和研究都较此前方便了很多。这是中国当时仅有的抗生素生产设备,规模相当于一个示范厂或中试车间。童村、马誉澂等立即调试了设备,并且很快投入了生产,但青霉素的效价只有100单位/毫升。另外,发酵用的培养基是一种专用的玉蜀黍浸出液(制备淀粉和葡萄糖的副产品,玉蜀黍即玉米),我国没有生产,只能依靠美国进口。
1949年中华人民共和国成立后,汤飞凡、童村和一些其他研究人员选择留在了中国。中防处更名为中央生物制品研究所,继续监督全国多种生物制品的生产。汤飞凡继续在这里工作,并且恢复了战前对沙眼的研究。1957年,汤飞凡鉴定、分离和培养了沙眼衣原体细菌,成为第一位成功确定沙眼病因的科学家,一时声名鹊起。
樊庆笙也赢得了农业微生物学专家的赞誉,特别是在促进中国食用和药用蘑菇的种植方面,他在南京农学院度过了辉煌的教学生涯。