1943年10月，弗洛里和美国军方签订了首批青霉素生产合同。青霉素在二战末期横空出世，迅速扭转了盟国的战局。战后，青霉素更得到了广泛应用，拯救了数以千万人的生命。因这项伟大发明，弗洛里和弗莱明、钱恩分享了1945年的诺贝尔生物及医学奖。
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青霉素的发现者弗莱明是英国细菌学家。1922年，他发现人的眼泪、唾沫及感冒后的鼻涕里都含有一种能溶解细菌的物质，并为它取名为溶菌酶。弗莱明认为，溶菌酶可用作抗生素。为了进一步研究溶菌酶的抗菌效果，他需要纯化的细菌。在当时的情况下，他只能用琼脂培养皿自己培养分离不同的细菌。
一切都有条不紊按部就班地进行着，直到1928年夏天，弗莱明发现其中一只培养皿内的霉菌有点特别，霉菌周围没有细菌生长，但远处的细菌却正常生长。弗莱明对这一现象百思不得其解，但多年形成的科学素养让他觉得不该将这个奇怪的现象随便放过。敏锐细心的弗莱明不仅保留了原始的培养皿，而且还拍了照，并就此进行深入的研究。他将这种奇特的霉菌孢子取出，单独培养，并在其周围划分扇形区，接种上不同的细菌，结果发现有的细菌生长，有的则不生长。他又将该霉菌种入液体培养基中，也发现有的细菌生长，有的不生长。
分析后发现，该霉菌能杀死炭疽杆菌、白喉杆菌、葡萄球菌、链球菌等凶猛的革兰氏阳性菌，而革兰氏阴性菌如痢疾杆菌、流感杆菌、伤寒杆菌等都不受影响。根据长期研究溶菌酶的经验，弗莱明推断这种霉菌一定是产生了一种抗菌物质，而这种抗菌物质有可能成为击败细菌的有效药物。按惯例，1929年，弗莱明将这种抗生素命名为青霉素。
青霉素的发现有一定的偶然性：如果1928年的夏天不是凉快潮湿的天气，如果某个青霉孢子没有幸运地落在弗莱明的实验培养皿上，如果弗莱明对这个意外事件漠然置之，青霉素能否发现或者能否在20世纪40年代就造福人类，我们都无法假设。但青霉素走向临床又有一定的必然性：社会对抗生素的迫切需求，微生物学、病理学等基础学科的发展，多学科的配合等都加快了青霉素的开发应用过程。所以说，一个药物从实验室研究到临床应用存在很多关键因素和关键环节，缺了哪一个都可能会导致最终的失败。意料之外而又情理之中，青霉素的发现与应用确实是人类的一大幸事。
