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

В масштабе нанометров даже не ядовитое

News image

Башни главного калибра размером в 500 нм на поверхности кристалла AlGaAs Арман Розенбери, Рон Тонуччи и ...

Секрет нанобомбы. Мода на приставку «нан

News image

Большинством анекдотов про нанотехнологии мы обязаны первому вице-премьеру Сергею Иванову, автору бессмертной фразы «Продукция на ос...

Нанокатализатор FABEROX в топливе для ав

News image

Постоянно возрастающие экологические и энергетические требования к автомобильной технике (стандарты Евро-3, Евро-4 и Евро-5) заставляют ра...

Фотонные нанокристаллы – лучший теплоизо

News image

Вакуум не только является проблемой космических путешественников, но и является одним из лучших теплоизоляторов в пр...

Физики создали новую форму углерода

News image

В графите каждый слой повернут относительно нижележащего на 60 градусов (на иллюстрации). В МЭГ этот угол равен 30...

Имитация кимберлита

News image

Алмаз — абсолютно незаменимый материал в самых разных областях человеческой деятельности, начиная от ювелирной и об...

Солнечные зайчики вместо нефти

News image

Большинство физиков, работающих над созданием альтернативы продуктам переработки нефти, солидарны в том, что н...

Наноавтомобиль

News image

Для многих из нас 1985 год запомнился как год, когда наша страна, тогда еще именовавшая се...

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...

Нанотрубки научились получать в промышленных масштабах

Углеродные нанотрубки, основу для сверхпрочных материалов, можно будет получать в промышленных масштабах: благодаря изобретению американских химиков их стоимость заметно снизится. Нанотрубка – ...

Обои смогут защитить здание от повреждений

Berry Plastics в сотрудничестве с Army Corp of Engineers разработала новые обои, которые способны защитить здания от повреждений. Обои под на...

Создан первый серийный прибор на органических транзисто

На очередной выставке бытовой электроники CES 2010 в Лас-Вегасе компания Plastic Logic продемонстрировала свою новую разработку – QUE proReader. Это ус...

Новый метод создания электродов для измерения свойств н

Ученые, изучающие физические явления на наноуровне, хорошо знают, что «припаять» контакты к единичной органической молекуле зачастую намного сложнее, чем синтезировать са...

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.