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来呀，欢迎你到元宇宙来旅游！******

　　拥挤的人潮、高昂的旅行成本……如果可以在元宇宙里旅行，或许就不用有这样的烦恼了！近日，在线旅行社Booking对32个国家或地区的24,179名受访者进行了调查。结果表明，元宇宙作为最新的亚加密生态系统之一，将深刻影响2023年现实世界的旅行选择，最有可能在其中尝试旅行体验的是Z世代（45%）和千禧一代（43%）。

　　除了相对成熟的视觉技术，借助触觉反馈等支持技术，用户可以足不出户即可体验沙滩和热带阳光。元宇宙旅行真的要来了，你准备好了吗？

图源：pixabay

　　01

　　元宇宙助你解锁更多旅游“姿势”

　　数字孪生建模、3D渲染、全息成像等多种技术手段为虚拟空间的旅行注入了崭新活力。从点到线，从线到面，再到立体空间，技术助力景区生成数字孪生体，甚至形成景区之间相互连接的3D数字空间网络。

　　可以从“上帝视角”欣赏山川河流的美景？

　　2022年11月，全球首个景区元宇宙平台“张家界星球”测试版在中国湖南正式发布。通过5G、UE5游戏引擎开发、云端GPU实时渲染等多种融合技术，构建了张家界景区数字孪生世界，展现大自然亿万年的鬼斧神工，让旅行者飞行于如诗如画、如梦如幻的武陵源之间。

图源：pixabay

　　居家午后就可以进入一家虚拟博物馆，感受历史长河的辉煌与沉寂？

　　巴黎国家自然历史博物馆利用微软头显HoloLens 2“复活”已灭绝物种，推出沉浸式展览，在增强现实中展现剑齿猫、渡渡鸟、象鸟等动物，为残缺或是消逝的过去进行“虚拟的修复”，传递文化的力量。运用“非线性”的叙事方式，实现主体在元宇宙中的自由切换与跳转，形成沉浸式的互动体验。

图源：微软官网

　　美国纽约大都会艺术博物馆推出约40万件虚拟展品，与热门游戏梦幻联动，通过虚拟展品二维码将藏品导入到游戏中，在不同平台和场景中转换，突破了博物馆本身的空间限制，吸引着跨领域受众的注意力。

图源：pixabay

　　足不出户就能听一场千里之外的演唱会，看一场跨越半球的时装秀？

　　早在2020年，美国说唱歌手Travis Scott就在游戏《堡垒之夜》中举办了元宇宙演唱会，同时在线玩家超过1200万。这种沉浸式虚拟演唱会通过不断强化玩家的在场感，使玩家更加清晰地感知到与其他玩家、演出嘉宾的连接与共鸣，从而大获成功。

图源：Bilibili

　　瑞典快时尚品牌H&M在任天堂游戏《动物森友会》的动物保护区中举办虚拟时装秀，发布即将推出的动物友好时装系列，宣扬该品牌的可持续发展理念。

图源：WWD

　　02

　　旅途太孤单？虚拟人物可以时刻“陪游”

　　景区旅游虚拟人物一般根据景区人文、历史、地域等特点，通过动画设计出虚拟2D或3D的人物形象。虚拟人物在景点IP的营销上独具趣味性、新鲜感，并具有粉丝经济和视频流量等方面的优势。

　　游客可以在日本请虚拟人“coh”介绍东京涩谷，也可以在德国请虚拟人“Maia”用德语介绍波恩。通过5G和XR流媒体解决方案，手机平台可以实现多人实时体验和任务下达，让虚拟人物做我们的导游。

图源：网络

　　俄罗斯莫斯科航天博物馆甚至“养”了一只可爱的3D虚拟猫作为导游服务游客。游客需要先在手机上下载一款名为“瓦西卡和小星星”的软件。进入博物馆后，游客通过扫描展品附近特殊的二维码标签便可在手机屏幕上看见3D虚拟导游猫，听它讲述每个展品的故事。

　　元宇宙为旅游虚拟人物提供了一片广阔的性格塑造沃土，人文、历史和地域属性，使人物背景更丰满，更贴近生活。2021年，中国青岛动漫节推出虚拟偶像“海萌姬”，作为该活动的形象代言人，与“动漫岛”平台签署合作协议并正式进驻，展现青岛城市特点，开拓文旅市场。

图源：人民科技

　　未来，元宇宙下的虚拟人物生活在元宇宙城市，多维数字空间都能发现她的生存轨迹。采用全新的3D渲染技术，人们与虚拟人物的互动可在真实环境下；利用互联网海量的人格脱敏数据和AI算力，虚拟人物可以实现更贴近人性的人物性格塑造，可与人们开展亲切自然的对话和行为反馈，为人们带来新鲜的异地体验。

　　03

　　游玩结束，元宇宙纪念品怎么能少？

　　2008年区块链技术的诞生，为文旅业的虚拟纪念品提供了发展条件。

　　此前，迪士尼公司CEO表示，元宇宙是迪士尼首要考虑的战略之一。除了使用“现实场景中的虚拟世界模拟器”将公园内游客的个性化3D效果，投影到附近的墙面、物体上，迪士尼还授权NFT收藏平台VeVe,发售包括《玩具总动员》《怪兽电力公司》《汽车总动员》《超人特攻队》等经典动画角色NFT。上架不到一天，54995件NFT全数售罄。

图源：pixabay

　　2021年，波罗的海航空公司发布其首批NFT，样式类似于一张明信片，描绘了一架空中客车飞机在拉脱维亚的一个小镇上空飞行。首批发布的NFT为100个，每张图片稍有区别，这些NFT在交易平台OpenSea上发布。随后，澳洲航空公司也宣布发布他们的NFT数字艺术收藏品系列，澳洲航空公司还将向其初始购买者授予澳航积分，这些积分可用于兑换机票。

图源：pixabay

　　很多人在旅行或参加某个重要的活动后，都喜欢把门票精心保存。因为门票设计往往具有艺术感或独特性，极具收藏价值。如，北美科切拉音乐节（Coachella）推出名为“Coachella Keys Collection”的NFT，作为纪念品和终身通行证。

图源：网络

　　除了这种形式，文旅纪念品还可以基于景区独有资源，以及旅客参与体验的时空属性，形成专属旅客的数字纪念品NFT。数字纪念品可以发布到元宇宙数字化艺术品网络中，景区拥有数字纪念品的版权，而游客通过购买获得其所有权。

　　借助元宇宙，你最想去哪里旅行？

　　审核：张宁  策划：李政葳 撰文：穆子叶 编辑：李飞

　　参考 |光明日报、北京青年报、人民网、虎嗅

诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******

　　相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。

　　你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。

　　2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。

　　一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖

　　2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。

　　今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。

　　1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。

　　过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。

　　虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。

　　虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。

　　有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。

　　任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。

　　不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。

　　为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。

　　点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。

　　点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。

　　夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。

　　大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。

　　大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。

　　大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。

　　一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。

　　　夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？

　　大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。

　　在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。

　　其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。

　　诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：

　　夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。

　　他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。

　　「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：

　　反应必须是模块化，应用范围广泛

　　具有非常高的产量

　　仅生成无害的副产品

　　反应有很强的立体选择性

　　反应条件简单(理想情况下，应该对氧气和水不敏感)

　　原料和试剂易于获得

　　不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水)，且容易移除

　　可简单分离，或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法，且产物在生理条件下稳定

　　反应需高热力学驱动力（>84kJ/mol）

　　符合原子经济

　　夏尔普莱斯总结归纳了大量碳-杂原子，并在2002年的一篇论文[7]中指出，叠氮化物和炔烃之间的铜催化反应是能在水中进行的可靠反应，化学家可以利用这个反应，轻松地连接不同的分子。

　　他认为这个反应的潜力是巨大的，可在医药领域发挥巨大作用。

　　二、梅尔达尔：筛选可用药物

　　夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，在他发表这篇论文的这一年，另外一位化学家在这方面有了关键性的发现。

　　他就是莫滕·梅尔达尔。

　　梅尔达尔在叠氮化物和炔烃反应的研究发现之前，其实与“点击化学”并没有直接的联系。他反而是一个在“传统”药物研发上，走得很深的一位科学家。

　　为了寻找潜在药物及相关方法，他构建了巨大的分子库，囊括了数十万种不同的化合物。

　　他日积月累地不断筛选，意图筛选出可用的药物。

　　在一次利用铜离子催化炔与酰基卤化物反应时，发生了意外，炔与酰基卤化物分子的错误端（叠氮）发生了反应，成了一个环状结构——三唑。

　　三唑是各类药品、染料，以及农业化学品关键成分的化学构件。过去的研发，生产三唑的过程中，总是会产生大量的副产品。而这个意外过程，在铜离子的控制下，竟然没有副产品产生。

　　2002年，梅尔达尔发表了相关论文。

　　夏尔普莱斯和梅尔达尔也正式在“点击化学”领域交汇，并促使铜催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应（Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition），成为了医药生物领域应用最为广泛的点击化学反应。

　　三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内

　　不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。

　　虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，在“点击化学”构图中，她也在C位。

　　诺贝尔化学奖颁奖时，也提到，她把点击化学带到了一个新的维度。

　　她解决了一个十分关键的问题，把“点击化学”运用到人体之内，这个运用也完全超出创始人夏尔普莱斯意料之外的。

　　这便是所谓的生物正交反应，即活细胞化学修饰，在生物体内不干扰自身生化反应而进行的化学反应。

　　卡罗琳·贝尔托西打开生物正交反应这扇大门，其实最开始也和“点击化学”无关。

　　20世纪90年代，随着分子生物学的爆发式发展，基因和蛋白质地图的绘制正在全球范围内如火如荼地进行。

　　然而位于蛋白质和细胞表面，发挥着重要作用的聚糖，在当时却没有工具用来分析。

　　当时，卡罗琳·贝尔托西意图绘制一种能将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖图谱，但仅仅为了掌握多聚糖的功能就用了整整四年的时间。

　　后来，受到一位德国科学家的启发，她打算在聚糖上面添加可识别的化学手柄来识别它们的结构。

　　由于要在人体中反应且不影响人体，所以这种手柄必须对所有的东西都不敏感，不与细胞内的任何其他物质发生反应。

　　经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西最终找到了最佳的化学手柄。

　　巧合是，这个最佳化学手柄，正是一种叠氮化物，点击化学的灵魂。通过叠氮化物把荧光物质与细胞聚糖结合起来，便可以很好地分析聚糖的结构。

　　虽然贝尔托西的研究成果已经是划时代的，但她依旧不满意，因为叠氮化物的反应速度很不够理想。

　　就在这时，她注意到了巴里·夏普莱斯和莫滕·梅尔达尔的点击化学反应。

　　她发现铜离子可以加快荧光物质的结合速度，但铜离子对生物体却有很大毒性，她必须想到一个没有铜离子参与，还能加快反应速度的方式。

　　大量翻阅文献后，贝尔托西惊讶地发现，早在1961年，就有研究发现当炔被强迫形成一个环状化学结构后，与叠氮化物便会以爆炸式地进行反应。

　　2004年，她正式确立无铜点击化学反应（又被称为应变促进叠氮-炔化物环加成），由此成为点击化学的重大里程碑事件。

　　贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。

　　在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。

　　目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。

　　不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。

「　　点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）

　　参考

　　https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/

　　Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.

　　Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.

　　Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

　　Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）