09.11.2021
РНФ
1
785

Искусственный фермент поможет находить токсичный гидрохинон в воде с рекордной точностью

4.5

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.

Изображение нанозимов, полученное методом сканирующей электронной микроскопии / ©Lv et al. / Anal. Bioanal. Chem., 2021

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Вчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Позавчера, 17:39
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

Вчера, 21:28
Мария Азарова

По словам ученых из США, это первое исследование, в котором физическая утомляемость у пожилых людей рассматривается как показатель более ранней смертности от всех причин.

Вчера, 13:04
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

Позавчера, 17:39
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

21 января
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Помню еще метол-гидрохиноновые проявители для старой доброй ламповой аналоговой фотографии. Что ни говори, а сам процесс был просто завораживающим и увлекательным. Не особо опасен гидрохинон, только в больших количествах. К чему гоняться за его следовыми количествами, не понимаю.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: