Искусственный фермент поможет находить токсичный гидрохинон в воде с рекордной точностью
Российские ученые совместно с иностранными коллегами синтезировали искусственный фермент, который позволяет обнаружить даже следовые количества гидрохинона — вещества, которое в больших количествах может быть токсично и вызывать поражения глаз и кожи, а также наносить вред окружающей среде. Рекордную точность определения обеспечила слоистая структура материала в сочетании с ионами меди.
Статья по работе, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Analytical and Bioanalytical Chemistry. Гидрохинон используется как сырье в самых разных областях промышленности — от химической и фармацевтической до косметической и пищевой. Такая распространенность увеличивает риск его попадания в окружающую среду, особенно в водоемы. При этом он очень токсичен для живых организмов, и контроль его содержания критически важен.
Для обнаружения гидрохинона используются различные методы, но колориметрический анализ в силу своей простоты, быстроты и экономичности считается одним из наиболее перспективных. Он основан на определении концентрации вещества по интенсивности изменения окраски раствора. Окраска изменяется в ходе специфических окислительно-восстановительных реакций, и чтобы ускорить их, применяют так называемые искусственные ферменты, или нанозимы. В отличие от природных, они более устойчивы и проще в получении.
Российские ученые из Института геологии имени академика Н. П. Юшкина ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар) и Санкт-Петербургского горного университета (Санкт-Петербург) совместно с коллегами из Юго-Западного университета науки и технологий Мяньяна (Китай) и Мяньянского педагогического университета (Китай) синтезировали новый нанозим — органофиллосиликат на основе меди (Cu-CAP).
Это вещество обладает специфической чешуеобразной слоистой структурой, благодаря которой активная поверхность становится больше, а сам фермент эффективнее. Природные соединения этой группы представляют собой минералы вроде слюды, которые плохо взаимодействуют с водой и поэтому не могут быть использованы в исследовании образцов из рек или озер. Новые нанозимы, синтезированные на их основе, позволили решить эту проблему.
В присутствии гидрохинона ионы меди, прикрепленные к основе при помощи органических молекул, не могли участвовать в окислительно-восстановительной реакции — в результате цвет раствора не менялся или менялся медленнее. Результаты показали высокую стабильность искусственного фермента в разных условиях: смене температуры, солености и длительном хранении.
Авторы проверили свою разработку на образцах сточных вод, отобранных около заводов, где используется гидрохинон. Оказалось, что чувствительность нанозима очень высока. Так, он способен реагировать на следовые содержания гидрохинона, которые примерно в шесть тысяч раз ниже предельно допустимых значений в сточных водах.
Кроме того, новый нанозим способен полностью удалять гидрохинон из водных растворов за 30 минут. Он обладает высокой лакказоподобной активностью — одноименный фермент участвует, например, в одревеснении растительных клеток и других важных процессах у разных групп организмов. Также его используют при детоксикации, очистке и восстановлении загрязненных органикой почв. Интересно, что эффективность разработанного искусственного фермента на 100 процентов выше, чем у природной лакказы.
«Новый нанозим можно будет использовать в области охраны окружающей среды — как для выявления гидрохинона, так и для его удаления. Это поможет защитить жителей промышленных центров и работников производств, а также сохранить много видов водных обитателей. Мы рассчитываем, что наш подход, основанный на изменении свойств природных минералов и синтезе минералоподобных материалов, поможет найти еще много интересных приложений в самых разных областях.
Наш проект многоплановый и мультидисциплинарный, в нем работают минералоги, физики, химики, геологи. Мы работаем на стыке этих наук и надеемся, что объединение наших подходов на основе познания и изменения физико-химических свойств минералогических объектов принесет много интересных результатов», — подводит итог руководитель российской команды международного российско-китайского проекта по гранту РНФ Евгений Голубев, доктор геолого-минералогических наук, сотрудник лаборатории экспериментальной минералогии Института геологии имени академика Н. П. Юшкина ФИЦ Коми НЦ УрО РАН.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Больше половины студентов регулярно читают учебные тексты под музыку, хотя многие научные работы утверждают, что это вредит пониманию текста. Исследователи из Университета Эдит Коуэн выяснили, что эта привычка определяется не когнитивными способностями вроде силы внимания, а тем, насколько важную роль музыка играет в жизни конкретного человека.
В 2020-х годах шакалы достигли Архангельской области, а еще раньше колонизировали другие регионы Северной Европы. Авторы новой работы проанализировали перспективы и пришли к выводу о неизбежности многократного расширения их европейского ареала в этом веке. Причем ключевую роль в этом играет человек и его действия.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно