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 Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.
«Яндекс» выложил в открытый доступ Alice AI Search Pretrain — свою компактную языковую модель, обученную с нуля. Она обладает обширными знаниями и способна быстро давать содержательные ответы даже при большом количестве запросов.
Британские ученые обнаружили, что кофеин активирует древний молекулярный регулятор метаболизма — систему AMPK. Этот механизм регулирует устойчивость клеток к стрессу, ремонт ДНК и контроль роста. Открытие объяснило, почему кофеин связывают с более здоровым старением.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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