Химики РУДН синтезировали многофункциональный композитный материал из хитозана
Хитозан, который получают из хитина, — главного вещества в панцирях ракообразных и других членистоногих, интересен для «зеленой химии» из-за нескольких свойств. Он производится из доступного сырья, и материалы из него, как правило, биосовместимы, нетоксичны и легко разлагаются в природных условиях. К тому же они представляют собой полимеры — длинные молекулы-цепочки повторяющихся звеньев, модификация которых позволяет придать материалу новые свойства.
«В предыдущих исследованиях нам удалось с помощью ультразвуковой обработки получить на основе хитозана полимер одновременно с каталитическими и антибактериальными свойствами. Известно, что упрочнить такие материалы и улучшить их характеристики позволяет интеграция в полимерную матрицу ионов металлов. Наиболее подходящие для модификации наших материалов соединения металлов — комплексы с двухвалентным цинком, который тоже проявляет антибактериальную и каталитическую активность», — кандидат химических наук Андрей Критченков, ассистент кафедры неорганической химии РУДН.
На первом этапе эксперимента исследователи сопоставили новый подход к синтезу производных хитозана со стандартным. Использование ультразвука позволило химикам РУДН получить производное хитозана и йодосодержащего ароматического альдегида гораздо быстрее, чем в обычных условиях. Чтобы к 60% исходных звеньев хитозана присоединились углеводородные кольца альдегида, потребовалось 10 минут вместо трех часов. К тому же ультразвук сократил объем необходимого для реакции альдегида в 2,6 раза. Температура реакции в обоих случаях не превышала 25°C. Затем полученное производное хитозана обработали небольшим количеством хлорида цинка и едким натром. Образовался композитный материал, в котором каждое звено хитозана несло полученное из альдегида кольцо атомов и катион цинка.
Для сравнения химики РУДН синтезировали аналогичный композит с включением цинка из чистого хитозана. Каталитический эффект новых материалов оценили в трехкомпонентной реакции Манниха, которая позволяет одновременно образовать новую связь между атомами углерода и добавить к соединению какую-либо функциональную группу. Композит на основе производного хитозана оказался более эффективным катализатором по сравнению и с модифицированным цинком хитозаном, и с неорганическими соединениями цинка. При этом новый материал можно использовать в катализе шесть раз подряд благодаря устойчивости к высокой температуре. В тестировании антибактериальных свойств новый композит сравнивали с теми же каталитическими веществами, а также с антибиотиками ампициллином и гентамицином. Все вещества оказались губительными для бактерий кишечной палочки и золотистого стафилококка, но медицинские препараты тем не менее были эффективнее в два и более раза.
«Композитный материал на основе производного хитозана с цинком показал впечатляющие каталитические свойства и сравнимую с действием известных антибиотиков антибактериальную активность. Чтобы выяснить, как эти качества связаны со структурой материала, мы продолжаем проект и синтезируем аналогичные материалы в реакциях с другими альдегидами», — кандидат химических наук Андрей Критченков, ассистент кафедры неорганической химии РУДН.
Результаты исследования опубликованы в Mendeleev Communications.
Химик РУДН создал кремниевый молекулярный каркас для получения эфиров из отходов сельского хозяйства, древесной и бумажной промышленности. Он в 4-10 раз повышает эффективность получения эфиров, которые можно использовать как биотопливо. Это позволит снизить энергозатраты и сделает производство биотоплива дешевле.
Химики РУДН предложили универсальный способ синтеза производных тиеноиндолизинов. Свойства этих веществ позволяют использовать их для создания антибактериальных и противораковых препаратов, а также в производстве новых материалов для оптоэлектроники.
Химики РУДН предложили новую реакцию для получения сложных органических веществ в одном сосуде. Продукты синтеза оказались эффективными против клеток раковых опухолей, в том числе — устойчивых к известным препаратам.