Биолог РУДН оценил устойчивость биопластиков к агрессивным средам
Биопластики — альтернатива обычному пластику. Их получают из отходов растительной и пищевой промышленности. Безопасный состав позволяет использовать их в качестве фильтров для газов и жидкостей, «губок» для очистки водоемов, медицинских имплантатов. В зависимости от области использования биопластики подвергаются воздействию разных факторов внешней среды — света, воды, температуры, внутренней среды организмов. До сих пор не известно, как внешняя среда влияет на наноструктуру изделий из биопластиков. Ученые выяснили, как среда влияет на нановолокна двух пластиков органического происхождения: полилактида и полигидроксибутирата.
«Нам удалось изготовить сверхтонкие волокна из двух биоразлагаемых полиэфиров. Оба имеют природное происхождение: полилактид производится из растительного сырья, а полигидроксибутират синтезируют бактерии нескольких видов. Но нашей главной задачей было не получить волокна, а определить, сохраняются ли их свойства под воздействием агрессивных факторов внешней среды», — рассказал кандидат биологических наук Александр Вечер, заместитель директора центра «Нанотехнологии» РУДН.
Ученые изготовили волокна шести видов из порошка полилактида и гранул полигидроксибутирата методом электроформования. Раствор полимера поместили в электростатическое поле с высоким напряжением, которое «вытянуло» раствор в тонкие струи. После остывания они превратились в волокна. Шесть видов готовых волокон отличались по содержанию полимеров в составе — чистые полилактид и полигидроксибутират и их смеси в разных соотношениях.
Биологи РУДН изучили, как на полученные нановолокна действует вода, физиологическая среда — внутренняя среда организма — и озон. Оказалось, что поглощение водяного пара зависит от структуры полимера. Чем выше доля полилактида, тем больше воды поглощают волокна: вплоть до 1% веса образца. Чтобы сымитировать внутреннюю среду живого организма, использовался раствор солей-фосфатов калия и натрия. Полилактидные волокна за 21 день в растворе потеряли более 50% массы, а образцы с высоким содержанием полигидроксибутирата — менее 15%. Также полимеры с высоким содержанием полилактида быстрее поглощали молекулы озона при обработке потоком этого газа и в результате такого интенсивного окисления разрушались. Быстрее всего озон проникал в волокна с соотношением двух полимеров 50:50.
«Мы показали, что биоразлагаемые нановолокна, для которых более характерна кристаллическая структура, устойчивее к разложению водой и озоном. Теперь требуется проверить эти материалы на устойчивость к воздействию ультрафиолета и микроорганизмов, чтобы определить оптимальные сферы применения для каждого вида волокон», — прокомментировал Александр Вечер.
Результаты опубликованы в журнале Polymers.
Кандидат биологических наук, доцент института экологии РУДН Всеволод Павшинцев разрабатывает инновационную методику, которая позволяет оценивать состояние пресных водоёмов с помощью рыбок данио-рерио и искусственного интеллекта. Проект, поддержанный грантом университета, призван перейти от простого химического анализа воды к пониманию того, как загрязнители воздействуют на живые организмы.
Доцент кафедры наноэлектроники и микросистемной техники РУДН Екатерина Гостева возглавляет междисциплинарный проект по разработке технологии наноструктурирования поверхности имплантатов. Её цель — сделать приживление имплантатов быстрым, надёжным и доступным для самых разных групп пациентов.
В институте экологии РУДН реализуется масштабный междисциплинарный проект в области экологической химии и материаловедения. Учёные работают над созданием высокоэффективных сорбентов на основе природных материалов для обезвреживания опасных загрязнителей окружающей среды.
Проект объединяет фундаментальные исследования на стыке химии, материаловедения и экологии и соответствует стратегическим целям развития науки и технологий Российской Федерации.