Химики РУДН синтезировали многофункциональный композитный материал из хитозана

Химики РУДН синтезировали многофункциональный композитный материал из хитозана

Химики РУДН получили композит с включениями цинка в полимерную матрицу на основе хитозана — продукта переработки панцирей ракообразных. Новый материал нетоксичен, но проявляет антибактериальные свойства и может применяться как катализатор в популярной реакции органического синтеза.

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.

Новости
Все новости
Наука
30 июля
Химик РУДН нашел способ сделать производство биотполива в 4-10 раз эффективнее с помощью кремниевой матрицы и гетерополикислот

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. 

Наука
28 июля
Химики РУДН разработали новый путь синтеза веществ для фармацевтики

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.

Наука
26 июля
Химики РУДН разработали домино-реакцию для получения противоопухолевых препаратов

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.