Fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinto 1945 penisilliinin keksimisestä ja sen parantavasta vaikutuksesta erilaisiin tartuntatauteihin, jaettu Sir Alexander Flemingin ja Sir Howard Walter Floreyn kanssa.
Ernst Chain syntyi Berliinissä vuonna 1906, jossa hänen isänsä oli perustanut kemiantehtaan. Tämän taustan vuoksi ei ole yllättävää, että hän opiskeli kemiaa ja fysiologiaa Friedrich-Wilhelm-yliopistossa ja valmistui filosofian tohtoriksi. (esteraasien optisesta spesifisyydestä) Charitén sairaalan patologian instituutissa. Tämä varhainen ura toi hänet kosketuksiin kuuluisuuksien, kuten Walther Nernstin, Max Planckin, Otto Hahnin ja Otto Warburgin, kanssa, pantheon, joka on osoitus 1920- ja 30-lukujen hämmästyttävästä saksalaisesta tieteellisestä lahjakkuudesta.
Samoihin aikoihin Chainista tuli riittävän taitava pianisti antaakseen julkisia konsertteja. Hän oli jonkin aikaa berliiniläisen iltalehti Welt am Abendin musiikkikriitikkona ja harkitsi vakavasti muusikon uraa.
Chainin perhe oli juutalainen, ja Hitlerin tultua valtaan hän ei hukannut aikaa hakeutuessaan Englantiin. Hänen isänsä oli kuollut, kun hän oli kolmetoistavuotias. Hänen äitinsä ja sisarensa jäivät Berliiniin vain menehtyäkseen keskitysleirillä.
Chainin ensimmäinen työpaikka Englannissa oli University College Hospitalissa, mutta koska hän ei ollut vaikuttunut sikäläisistä tiloista, hän siirtyi nopeasti Cambridgen biokemian laitokselle huolimatta Norman Pirien varoituksesta, jonka mukaan asiat olivat siellä vielä huonommat! Siitä huolimatta hän väitteli tohtoriksi fosfolipidien lesitiinin ja kefaliinin happo-emäsominaisuuksista Frederick Gowland Hopkinsin valvonnassa, jota hän ihaili suuresti.
Vuonna 1935 Howard Floreysta tuli patologian professori Oxfordissa, ja syyskuussa 1935 Chain liittyi hänen seuraansa uuteen Sir William Dunnin kouluun. Chainin yleinen tutkimusala oli aina ollut entsymologia, ja Florey ehdotti, että hän tutkisi lysotsyymin, Alexander Flemingin vuonna 1920 tunnistaman bakterioliittisen entsyymin, toimintaa. Tätä entsyymiä tutkiessaan Chain törmäsi Flemingin artikkeliin Penicillium notatum -sienestä saatavasta penisilliinistä. Aiemmat, vuonna 1932 tehdyt yritykset puhdistaa penisilliiniä olivat epäonnistuneet, mutta Florey ja Chain olivat yhtä mieltä siitä, että aika oli nyt kypsä mikrobilääkkeiden perusteelliselle tutkimiselle, joten Chain aloitti kokeet Penicilliumilla talvella 1938-1939.
Miesten välinen suhde ei tunnetusti ollut kitkaton, mutta molemmat ovat kirjallisesti yhtä mieltä siitä, että päätös työskennellä penisilliinin parissa johtui biokemiallisesta uteliaisuudesta eikä suinkaan mahdollisesta kliinisestä hyödystä. Florey totesi: ”Ihmiset luulevat joskus, että minä ja muut työskentelimme penisilliinin parissa, koska olimme kiinnostuneita kärsivästä ihmiskunnasta. En usko, että kärsivä ihmiskunta on koskaan käynyt mielessämme. Tämä oli mielenkiintoinen tieteellinen harjoitus, ja se, että siitä oli jotakin hyötyä lääketieteessä, on hyvin ilahduttavaa, mutta se ei ollut syy siihen, että aloimme työskennellä sen parissa.”
Tähän mennessä Floreyn ryhmää oli vahvistanut nerokkaan Norman Heatleyn saapuminen, myös Cambridgesta. Heatley oli se, joka keksi penisilliinin tehokkaaseen puhdistamiseen irtotavarana käytettävän back-extraction-tekniikan, jossa penisilliinin vaikuttava aine siirrettiin takaisin veteen muuttamalla sen happamuutta.
Kriittinen koe tehtiin toukokuussa 1940 (Heatleyn päiväkirjaan on merkitty kello 11 lauantaina 25.5.1940), kun kahdeksan hiirtä infektoitiin systeemisesti vatsaontelonensisäisellä injektionesteellä kuolettavasta annoksesta Streptococcus pyogenesiä. Tuntia myöhemmin neljälle hiirelle annettiin ihonalainen penisilliini-injektio. Aamulla käsittelemättömät hiiret olivat kuolleet. Penisilliinillä hoidetut olivat kunnossa ja elivät päivistä viikkoihin. Anekdootti kertoo, että kun Chain saapui paikalle ja näki elävät hiiret, hän tanssi innoissaan.
Tämä johti puhtaan penisilliinin laajamittaiseen tuotantoon ja sen kemian selvittämiseen. Tämä työ oli niin merkittävä, että se on nykyään lähes merkityksetön alaviite, sillä penisilliinin vaikutusmekanismin ratkaisemisesta Ernst Chain ja Howard Florey jakoivat vuoden 1945 Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon Alexander Flemingin kanssa.