格物书院的医学院，设在清竹苑扩建后的东侧，与林薇薇主持的女子学堂相邻又相对独立。这里没有工坊的喧嚣与炉火，却另有一种混合着草药清苦、酒精微醺以及某种隐约腐败气味的独特氛围。自从显微镜揭示了水滴中游弋的“微虫”，以及云湛提出“细胞”作为生命基本单元的假说后，书院中对疾病成因的探究，便不再仅仅停留在风寒暑湿、阴阳失调的传统框架内。一种模糊却日益强烈的怀疑开始滋生：许多令人束手无策的溃烂、发热、乃至“时疫”，或许与那些肉眼难见的微小生灵有关。
这一方向的探究，主要由沈括兼领，他如今不仅是化学与显微镜研究的核心，也因兴趣和云湛的引导，涉足医理与“微虫”的关联研究。数年间，他和医学院的几位同窗（包括对医术兴趣浓厚的周慧，以及后来加入的、原女子学堂的优异学生），系统观察了创伤脓液、腐败物、乃至病患的某些分泌物，在显微镜下发现了形态各异、数量惊人的微生物。他们开始尝试记录不同病症与特定微生物形态的粗略关联，并设计简单的实验，测试常见药物（如酒、醋、某些煮沸的草药汁）对这些“微虫”的杀灭效果。效果时有时无，且往往在模拟的“体液中”大打折扣。
真正的转机，源自一次“失败的污染”。医学院一位负责培养某些常见霉菌（用于观察形态）的学徒，某日匆忙间将几块准备丢弃的、长满青绿色霉菌的馒头，与一些培养着化脓链球菌（他们根据形态暂命名）的琼脂（用鱼胶、肉汤等自制的简陋培养基）平板堆放在了一起。数日后清理时，沈括偶然发现，在那些青绿色霉菌生长区域的周围，原本应该茂密生长的链球菌菌落，竟然出现了一圈清晰的空白地带，仿佛被某种无形的力量抑制甚至清除了。
这个现象立刻引起了沈括的高度警觉。他重复了这个“偶然”的实验，将不同来源的青霉菌（从腐烂瓜果、陈年谷物上分离）移植到布满各种致病菌（他们已经能勉强分离培养少数几种）的平板上。结果并非每次都成功，但确实有几次，青霉菌周围出现了明显的抑菌圈。显微镜下观察，抑菌圈边缘的细菌形态萎缩、破碎。
“这青霉能克制‘脓菌’！”沈括难掩激动，立刻将这一发现报告给云湛和医学院的同仁。
云湛听闻，心中震动远甚于旁人。他强压着翻涌的情绪，指示沈括小组将此作为最高优先级的课题，并严格保密。他提供了关键的方向指引：“此青霉所产克制‘微虫’之物，或存在于其分泌之汁液中。须设法将其提取、纯化，并验证其对活体之疗效与毒性。过程须极度谨慎，步步为营。”
提取与纯化之路，其艰难不亚于寻找星纹钢配方，甚至更为微妙危险。他们首先需要大量培养青霉菌。试验了数十种培养基（主要是不同谷物、豆类的煮汁或浸泡液），才找到几种能让青霉菌生长较快且似乎产“有效物”较多的配方。培养在陶罐、瓷盘中进行，需要严格保持洁净（他们用煮沸和酒精擦拭来尽可能做到），避免其他杂菌污染。
最初的提取尝试简单粗暴：将长满青霉菌的培养基浸泡在清水或稀盐水中，然后过滤。得到的滤液确实在体外实验中表现出抑菌能力，但极其微弱，且不稳定，杂质极多。直接用于感染的小鼠（书院开始用小鼠做少量实验），效果微乎其微，有时反而因杂质引起不良甚至致命反应。
他们意识到必须纯化。然而，在这个没有现代化学分离技术的时代，这无异于大海捞针。沈括带领小组，运用书院已有的化学知识，尝试了沉淀法（加入不同物质使杂质或目标物沉淀）、吸附法（用木炭、黏土等吸附杂质）、分部萃取法（尝试用不同极性的溶剂，如酒精、乙醚的简陋替代品）……失败是常态。往往一步纯化操作后，活性物质损失殆尽，或者与更危险的杂质混在一起。
过程漫长而令人沮丧。记录本上写满了各种溶剂的配比、温度、pH值（用石蕊试纸的原始版本判断）的尝试，以及随之而来的、大多令人失望的抑菌圈测试结果。实验动物（小鼠）的死亡率很高，有的是感染致死，有的却是死于提取
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