News image News image News image News image News image News image News image News image


О пользе хрена для нанотехнологий
Нанотехнологии в технике - Техника

о пользе хрена для нанотехнологий

Недавно опубликованные в Nano Letters результаты исследований ученых Питсбургского университета (University of Pittsburgh, США) свидетельствуют о возможности биологического (естественного) разложения одностенных углеродных нанотрубок (ОСНТ). Это чрезвычайно важный вопрос, ведь несмотря на непрекращающиеся дискуссии о безопасности или токсичности наноматериалов (см., например, ПерсТ 15, выпуск 21), их производство непрерывно растет. Новые достижения в области нанобиомедицины со временем приведут к широкому применению этих уникальных материалов in vivo. При этом даже специально подготовленные, очищенные и имеющие нужные размеры «безвредные» нанотрубки, которые используют для диагностики и лечения, останутся в теле человека и могут вызвать воспалительные отклики или какие-либо другие неблагоприятные последствия. Развитие нанотехнологий увеличит содержание углеродных нанотрубок в окружающей природе, откуда часть их, естественно, будет попадать в организм человека). Но, как выяснили авторы исследования, найти пути безопасного удаления (биодеструкции) «отработанных» ОСНТ поможет хрен, точнее, фермент пероксидаза из его корней.

Ферменты (белковые вещества) — катализаторы, синтезируемые живыми клетками и регулирующие сложные химические процессы, протекающие в клетках растений и животных. Названия ферментов обычно образуются путем прибавления окончания «-аза» к названию вещества, на которое данный фермент действует. Так, пероксидазы активируют кислород пероксида водорода (а также органических перекисей) и катализируют окисление многих фенолов и ароматических аминов. Пероксидаза — один из наиболее распространенных ферментов, он содержится в растениях, микробах, тканях животных.

Полезные свойства хрена, конечно, известны всем. Он с давних пор используется в народной медицине как противовоспалительное, фитонцидное, противомикробное средство, источник витаминов и микроэлементов. Медикам и биологам хорошо знакома пероксидаза, содержащаяся в верхнем слое корня хрена и в его кожуре. Она широко применяется в диагностике при биохимическом исследовании компонентов крови и мочи, в экспресс-тестах на СПИД, является сильнейшим иммуномодулятором, восстанавливающим функции иммунной системы. На основе пероксидазы хрена разрабатываются перспективные электрохимические биосенсоры.

Ученые Питсбургского университета в своих исследованиях in vitro показали, что биологическое разложение ОСНТ может происходить при помощи ферментативного катализа. Пероксидаза хрена была добавлена к суспензии карбоксилированных нанотрубок (ОСНТ для удаления примесей металлических катализаторов были обработаны H2SO4/H2O2). Инкубацию проводили в течение 24 ч в темноте при 4 °С (эти температурные условия, по мнению авторов, соответствуют возможному применению биологических систем для биодеструкции УНТ в окружающей среде в различное время года). Затем добавляли пероксид водорода (конечная концентрация была невысокой, ~40 мкмоль). Для оценки активности пероксидазы использовали спектрофотометрический метод и электронный парамагнитный резонанс. Оба метода подтвердили, что нанотрубки не снижают активность фермента. Эксперимент продолжался 16 недель. В течение этого срока каждые 2 недели отбирали и исследовали пробы (250 микролитров) инкубированной суспензии; для компенсации добавляли равный объем 80 мкмоль Н2О2.

Данные спектрофотометрии подтвердили, что происходило окисление карбоксилированных нанотрубок. Контроль каждой пробы с помощью просвечивающей электронной микроскопии наглядно показал, как происходит деструкция нанотрубок. Сначала уменьшается их длина (если исходная длина в среднем ~520 нм, то через 8 недель она составляет ~230 нм); через 8 недель наблюдается появление глобулярного вещества; через 12 недель в пробе в основном присутствуют глобулы; через 16 недель нанотрубки практически отсутствуют!

В дополнение был проведен термогравиметрический анализ (ТГА) более крупного образца, к которому периодически добавляли пероксид. Примерно 5 мг карбоксилированных ОСНТ были инкубированы с пероксидазой при 37 °С, и в течение 5 дней каждый час добавляли 1 мМ Н2О2. Оказалось, что в результате этой процедуры вес нанотрубок уменьшился примерно на 40 %. Профили ТГА показывают, что потери веса для карбоксилированных ОСНТ начинаются с 200 °С (для исходных — с 900 °С). Нанотрубки, инкубированные с пероксидазой и Н2О2, оказались менее стабильными: общие потери веса были гораздо больше и особенно значительными при 100 °С и 670 °С. Это указывает на более высокий уровень возникших дефектов, что подтверждено электронномикроскопически. В своих исследованиях авторы использовали также масс-спектрометрию, гель-электрофорез, спектроскопию в УФ, видимой и ближней ИК областях спектра. Данные подтвердили окислительную модификацию нанотрубок при воздействии пероксидазы/Н2О2.

Таким образом, разработан мягкий, естественный метод безопасного удаления углеродных нанотрубок в условиях окружающей среды. Ученые продолжают исследования. Необходимо выяснить, что представляют собой продукты деструкции ОСНТ, насколько они безвредны. Интересно найти другие эффективные пероксидазы, содержащиеся в растениях и животных, ведь расширение возможностей каталитической биодеструкции нанотрубок позволит применять эти материалы в медицинских целях, не опасаясь токсичных эффектов.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Новый вид утилизации отходов: старые пла

News image

Большинство из покупателей даже не задумывается над тем, куда деть отработавшие свое пластиковые пакеты из бл...

Еще раз про кремниевую спинтронику

News image

Демонстрация инжекции спин-поляризованного тока в кремний и – далее – в светодиод из GaAs. На протяжении не...

Раскрыта тайна треугольных снежинок

News image

Снегопад вопросов о таинственной треугольной форме снежинки вскоре может ослабеть, благодаря новым исследованиям по формированию сн...

Водные процедуры с полимерными наношарик

News image

Полистирол в быту является в разных формах. Коробочки для компакт-дисков, стаканчики для йогурта и материалы дл...

Вездесущий графен

News image

Как известно, существует два подхода к синтезу пленок графена большой площади. Первый подход заключается в х...

Стереоматериалы как будущее нанофотоники

News image

Право - и левовращающие изомеры молочной кислоты — пример стереохимии, направления химии, занимающегося изучением влияния пр...

Нанотехнологии и продовольствие

News image

В докладе постоянного комитета по науке и технике в палате лордов британского парламента, озаглавленном “Нанотехнологии и ...

Ученые впервые смогли зафиксировать рост

News image

Платиновые наночастицы Поэтому работа Пола Аливисатоса и его коллег чрезвычайно важна не только для физики твердого те...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Medfield - атомная платформа третьего поколения

Компания Intel с громкого успеха начала освоение платформы для ультрамобильных персональных компьютеров, известных также как нетбуки, и MID-аппаратов – только по...

Волокнисто игольчатый композит

Текстильный материал черного цвета состоящий из случайно орентированых углеродних волокон и нитевидных кристалов. Электропроводен, стойкий к контактной электроэрозии, агресивным середам, эл...

Физики создали новую форму углерода

В графите каждый слой повернут относительно нижележащего на 60 градусов (на иллюстрации). В МЭГ этот угол равен 30 градусам. МЭГ состоит из углеродных сл...

Ученые слепили самого маленького в мире снеговика

Фигурка получилась высотой всего в одну сотую миллиметра – впятеро меньше толщины человеческого волоса. Как правило, дети состязаются друг с другом в ...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.