Найден способ в 500 раз повысить стабильность органических катализаторов
Ученые показали, что стабильность порфиринов — соединений, использующихся при лечении онкологических заболеваний, — зависит от выбранного растворителя. Так, скорость распада порфиринов может различаться в 64 раза. Также стабильность этих соединений можно повысить почти в 500 раз, добавив группы атомов, которые препятствуют разрушению порфиринов. Полученные данные позволят синтезировать высокоактивные катализаторы, широко использующиеся в медицине и борьбе с химическим загрязнением.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Dyes and Pigments. Порфирин — это органический пигмент ярко-пурпурного или красно-коричневого цвета. Его молекула состоит из четырех связанных между собой азотсодержащих колец. На свету при взаимодействии порфиринов с кислородом образуется активная форма последнего, которая может разрушать опухолевые и бактериальные клетки, а также опасные химикаты. Благодаря этому порфирины используют в терапии онкологических заболеваний, борьбе с патогенными бактериями, обезвреживании химических загрязнений и химического оружия. Однако активная форма кислорода разрушает и сами порфирины, таким образом сокращая срок их службы.
Ученые из Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН (Москва), МИРЭА-Российского технологического университета (Москва) и Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (Москва) исследовали, как можно контролировать скорость распада порфиринов. Во-первых, авторы проверили, как растворитель, выбранный в качестве среды для порфирина, продлевает срок его службы.
Авторы облучили слабым синим светом производное порфирина, помещенное в различные органические растворители: ацетонитрил, толуол и тетрахлорметан. Эти соединения широко используются в органическом синтезе. Так, в ацетонитриле растворяют масла и лаки, в толуоле — краски, а в тетрахлорметане — смолы и каучук. Наблюдения показали, что по сравнению с тетрахлорметаном, ацетонитрил и толуол уменьшили количество активных форм кислорода в растворе, тем самым в 12 и 64 раза соответственно замедлив распад производного порфирина.
Кроме того, исследователи предположили, что стабильность порфириновых производных может зависеть от их строения. Поэтому ученые сравнили фторсодержащие порфирины с исходными молекулами. Так, порфирины, обогащенные фтором, оказались почти в 500 раз более стабильными, чем исходная молекула.
Опираясь на результаты всех экспериментов, авторы вывели зависимость между концентрацией активной формы кислорода и стабильностью порфирина. Они разработали математическую модель, которая позволит с учетом образования активных форм кислорода предсказывать фотоактивность порфиринов.
«Очевидно, что развитие химии фотокатализаторов определяет необходимость количественной оценки и сопоставления их активности. Наша научная группа занимается разработкой фотокаталитических процессов, и для нас очень важно иметь возможность установить взаимосвязь между строением молекул и эффективностью реализуемых реакций», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Кирилл Бирин, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН.
«Традиционно для оценки эффективности фотокатализатора используют степень генерации активной формы кислорода. Эта характеристика отражает, насколько эффективно молекула фотокатализатора преобразует поглощенный свет в химическую энергию. В нашей работе мы предложили использовать более общую характеристику для процессов фотокатализа — концентрацию активных форм кислорода в системе.
Ее определение требует дополнительных экспериментов, однако эта концентрация является более значимой характеристикой, потому что недостаточно только активировать молекулярный кислород, нужно еще и обеспечить его участие в реакции. Разработанный нами комплексный подход позволяет учесть не только процесс генерации активной формы кислорода, но также и побочные процессы его дезактивации», — уточняет соавтор работы, студент пятого курса химического факультета МГУ Степан Коробков.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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