通过化学工程产生影响

作为一名化学工程师，哈德利·赛克斯喜欢研究复杂的系统，比如化学反应网络。但在她为诊断和其他应用设计实用设备的工作中，她喜欢简单。

赛克斯最近获得了麻省理工学院化学工程系的终身教职，她的实验室主要致力于设计针对疟疾、结核病和癌症等疾病的廉价、高度敏感的检测方法。她说，让这些测试易于使用是他们成功的关键。

她说:“在我们想要广泛传播的产品中，我们的想法是，如果事情尽可能简单，就可能有更好的机会被更广泛地使用。”

最近几个月，她将注意力转向开发一种Covid-19诊断测试。与大多数寻找病毒遗传物质(RNA)的诊断学不同，她正在进行的这项测试可以检测病毒蛋白质，而且不需要专门的仪器就能快速得出结果。

她在实验室里进行的试验，虽然外观和用途都很简单，但却是基于对复杂反应机制的详细了解，比如原子间的电子转移(称为氧化还原反应)，以及不同蛋白质之间精确的分子相互作用。

赛克斯说:“在化学工程中，我们经常教学生化学反应器或发动机中发生的反应，但你也可以用同样的方法来研究细胞内发生的反应。”

基本化学

赛克斯从小学开始就被科学所吸引，她在阿拉巴马州莫比尔的中学时代就开始参加科学展览。在一个项目中，她对海胆胚胎进行了咖啡因毒理学研究，希望能说服身为南阿拉巴马大学(University of South Alabama)生物学教授的父亲少喝咖啡。(她的研究结果没有达到预期效果。)

在杜兰大学，赛克斯主修化学，她在一个实验室工作，研究相变——物质状态之间的转变，如固态到液态。她后来去了斯坦福大学读研究生，并在那里获得了物理化学博士学位。在她的论文中，她研究了氧化还原化学的一个特殊方面:有机材料的特性，可以用来使电子尽可能快地从电极表面移动到溶解在电极周围溶液中的氧化剂。

在对基础化学现象的研究之后，赛克斯决定将她的知识应用到现实世界的问题中。“如果我们能有这种高层次的基本理解，能够设计实验并揭示分子机制，我能瞄准什么样的社会效益呢?””她说。

作为科罗拉多大学化学工程实验室的博士后，她决定尝试开发能够检测蛋白质和其他分子之间相互作用的生物传感器。她意识到，为了这项工作的成功，她需要学习更多有关蛋白质工程的知识，所以她在加州理工学院(Caltech)的弗朗西斯·阿诺德(Frances Arnold)的实验室里工作了两年。

申请教职时，赛克斯被麻省理工学院，尤其是化学工程系所吸引，因为它专注于研究对社会有价值的科学。

她说:“这个部门和我一样，对利用科学和技术在世界上产生影响的想法感到兴奋。”“因为那是我真正关心的，我喜欢那不只是你在发表论文后可以利用自己的时间做的事情，而是这里的全部目的。”

简单的传感器

赛克斯的实验室现在将其工作分为两个主要项目:用于诊断发展中国家常见传染病的传感器，以及用于帮助癌症医生预测个别病人肿瘤的最佳治疗方法的传感器。

在传染病领域，赛克斯和她的同事们正在研究一种纸上测试，这种测试可以从一个病人的样本中检测出多达五种不同的疾病，可能是血液、尿液或唾液。我们的目标是使这些测试易于阅读且价格低廉——每项测试不到一美元。他们已经确定了疟疾、结核病、登革热病毒和寨卡病毒的标记，并正在研究开发非常小的抗体蛋白质，以与这些标记相互作用。蛋白质越小，它们在试纸上的浓度就越高，这使得试纸在几分钟内就能产生结果。

这些工作大部分是作为新加坡-麻省理工学院研究和技术联盟的一部分进行的，特别是抗菌素耐药性跨学科研究小组。

在癌症方面，赛克斯利用她在氧化还原化学方面的专长来研究氧化应激在癌症中的作用。一些肿瘤表现出高水平的这种压力，这是由代谢改变引起的，并导致过氧化氢(一种氧化剂)水平的增加。这有点令人惊讶，赛克斯说，因为肿瘤可以从身体的血液供应切断，几乎没有氧气可用。

赛克斯说:“如果没有富含氧气的环境，这些氧化剂从何而来还是个谜。”“还有一种想法是，氧化应激可以通过诱导癌细胞死亡的疗法来靶向治疗。”

然而，也有证据表明，当使用针对氧化应激的药物治疗时，一些肿瘤变得更具侵袭性，因此，赛克斯目前正在研究如何预测不同患者的肿瘤细胞对这些药物的反应。这些研究是基于对蛋白质中硫位点的不同氧化态的精确测量，这些蛋白质是氧化剂的常见目标，以及它们在细胞中的位置。研究人员将这些数据与细胞对各种不同药物治疗的反应联系起来，希望他们能够识别出一些标志物，这些标志物可以揭示特定肿瘤细胞是否会对影响细胞氧化状态的药物敏感。

赛克斯说:“我们希望发现在肿瘤活组织检查中应该测量什么，以了解这个肿瘤是否会对氧化还原药物敏感，我们的反应网络分析告诉我们应该寻找什么。”“理解像这样复杂的化学反应网络是化学工程的核心。”