Nový český nanomateriál umožní levnější výrobu léčiv a chemikálií. Připomíná povrch Marsu

Vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) při Univerzitě Palackého v Olomouci a Vysoké školy báňské – Technické univerzity v Ostravě (VŠB-TUO) vyvinuli ve spolupráci s kolegy z Leibnizova ústavu pro katalýzu v německém Rostocku unikátní ekologicky šetrný nanomateriál, který dokáže urychlit a zlevnit průmyslovou výrobu mnoha významných léčiv a chemikálií.

Vědci se zaměřili na šetrnou přípravu mnoha chemických látek používaných ve farmacii, zemědělství, petrochemickém nebo potravinářském průmyslu takzvanou hydrogenací, tedy reakcí s využitím molekulárního vodíku.

Jednou z nezbytných podmínek pro urychlení těchto chemických reakcí a jejich vyšší výtěžnost je použití katalyzátoru. Cílem bylo vyvinout levný a netoxický materiál, který by dokázal přeměny organických sloučenin zlevnit a zefektivnit. V současnosti se totiž k tomuto účelu využívají zejména vzácné kovy, jako jsou platina, palladium nebo ruthenium, což průmyslovou výrobu výrazně prodražuje. Jako účinný katalyzátor slouží také nikl, který je ale toxický.

„Společně s německými kolegy jsme studovali procesy hydrogenační syntézy aminů, což jsou výchozí látky nebo meziprodukty zejména při výrobě léčiv. Aminoskupiny totiž obsahuje více než 40 procent všech léčiv. Aminy ale hrají důležitou roli i při výrobě barviv, plastů, tenzidů, dezinfekčních materiálů nebo zemědělských chemikálií. Při vývoji nového hydrogenačního katalyzátoru jsme vsadili na železo a oxid křemičitý, tedy široce dostupné, netoxické a levné materiály,“ přiblížil postup Manoj Gawande z olomoucké CATRIN.

Cesta do průmyslu by měla být hračka

Příprava nového nanomateriálu je podle vědců levná a technologicky snadno přenositelná do průmyslového měřítka. Materiál lze použít opakovaně a je mimořádně účinný při syntéze široké škály aminů.

„Díky chemickému složení a topografii si ho lze představit jako povrch Marsu, jen v mnohonásobném zmenšení. Z křemenné hmoty vyrůstají tyčovité nanočástice železa, které vytváří jakési krátery na povrchu katalyzátoru. Nanočástice železa jsou obaleny několikananometrovou slupkou oxidu železitého, která se ukazuje jako zcela klíčová pro dosažení vysoké výtěžnosti aminů. Neméně důležitá je přítomnost malého množství hliníku,“ popsal materiál jeden z korespondujících autorů Radek Zbořil.

Právě vysvětlení souvislosti mezi chemickým složením katalyzátoru a jeho mimořádnou účinností podle něj bylo pro česko-německý tým největší výzvou.

„Jedná se o téměř magický nanomateriál, ve kterém všechny komponenty mají definovanou roli. Věřím, že tato společná práce může mít zásadní dopad v globální snaze o nalezení průmyslově uplatnitelného levného katalyzátoru, který by mohl nahradit doposud používané vzácné kovy a který bude fungovat také v dalších důležitých reakcích s použitím molekulárního vodíku,“ uzavřel vedoucí německého týmu a ředitel Leibnizova ústavu pro katalýzu v Rostocku Matthias Beller.

Vědci nanomateriál úspěšně otestovali na více než osmdesáti organických reakcích včetně syntézy takzvaných mastných aminů. Ty se hojně používají při výrobě zemědělských chemikálií, kosmetiky, antimikrobiálních přípravků a celé řady dalších produktů. Jejich obrat na trhu tvoří přes tři biliony amerických dolarů.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Bilance: Zemědělská půda kvůli degradaci nezachytává vodu, prohlubuje tak sucho

Česká zemědělská půda dokáže průměrně zadržet pouhých 60 procent vody, kterou by zachytávala, kdyby byla zcela zdravá. Potýká se s dopady dlouhodobého průmyslového hospodaření, úbytkem organické hmoty a narušením své přirozené struktury. Data vychází z údajů Výzkumného ústavu monitoringu a ochrany půdy a expertů, které oslovil reportážní pořad ČT Bilance. Zlepšit kvalitu půdy i retenční potenciál může takzvané regenerativní hospodaření, které ale zatím vláda nepodporuje.
před 1 mminutou

Kulturou proti depresi. Ústav duševního zdraví plánuje Umění na předpis

Národní ústav duševního zdraví (NUDZ) zakládá platformu, která má prostřednictvím kultury pomáhat s prevencí deprese a úzkosti. Po počátečním mapování by měla vzniknout síť propojující už existující kulturní instituce jako galerie, muzea či knihovny, kde lidé mohou například společně tvořit, tančit, zpívat a podobně. Cílem je aktivní zapojení lidí, nikoliv pouze „expozice“ kultuře. V další fázi má nová Národní platforma prevence kulturou propojit kulturní sítě se zdravotními, sociálními a školskými službami.
před 1 hhodinou

Před sto lety vstoupili do československé vlády Němci. Historik: Pozitivní dopady cítíme dodnes

Doba první republiky se mnohdy považuje za čas soupeření mezi Čechy a Němci. Po většinu její existence se ale německá menšina aktivně podílela na vládnutí. Klíčovým dnem se stal 13. říjen 1926, kdy byla jmenována československá vláda, v níž byli i dva němečtí ministři. Jak se to stalo, vysvětluje historik Jaroslav Šebek.
před 2 hhodinami

Plodiny za půl století ztratily půlku nutriční hodnoty, varuje zpráva

Moderní zemědělství dokáže sice vyprodukovat obrovské množství potravin, ale jejich kvalita už není, co bývala. Potvrzují to tvrdá data, která shromáždili autoři zprávy, již vydal think tank Deep Science Ventures. Podle dokumentu mají základní plodiny jako pšenice, jablka a mrkve v současné době asi o polovinu nižší nutriční hodnotu než mívaly v 60. letech minulého století. Příčinou je hlavně dramatický pokles v kvalitě půdy – rostliny z ní už nejsou schopné získávat tolik zdrojů jako v minulosti.
před 3 hhodinami

Nobelovu cenu za ekonomii získali Robert E. Hall a Michael Woodford

Královská švédská akademie věd v pondělí oznámila nové nositele Nobelovy ceny za ekonomii. Stali se jimi Robert E. Hall a Michael Woodford. Ocenění získali za „mikroekonomické základy makroekonomické stabilizace“, oznámila akademie. Skončilo tak vyhlašování letošních laureátů tohoto prestižního ocenění po týdnu, kdy byli postupně zveřejňováni držitelé Nobelovy ceny za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.
včeraAktualizovánopřed 18 hhodinami

Pokroky v AI přivádějí matematiky do „existenční krize“

V posledních měsících dosáhly nekomerční modely umělé inteligence (AI) významného pokroku v matematice a jejich tvůrci tvrdí, že vyřešily stovky dosud nevyřešených problémů. To vyvolalo řadu otázek v celosvětové vědecké komunitě.
před 20 hhodinami

Drobné dary, velké dopady. Studie popsala, jak lékaře ovlivňují farmaceutické firmy

Lékaři se často setkávají s nejrůznějšími dárky od firem, které podnikají v lékovém průmyslu. Vědci teď prostudovali všechny dostupné důkazy, aby zjistili, jak moc se to projevuje na předepisování léků.
před 21 hhodinami

Vítězné video v prestižní soutěži vytvořila AI. Organizátoři změnili žebříček

Podvod. To bylo slovo, které se často opakovalo v komentářích, jakmile byly zveřejněny výsledky soutěže Nikon Small World in Motion. Experti upozorňovali, že pohyby na vítězném videu nejsou přirozené, neodpovídají jejich zkušenostem, a naopak působí, jako by ho vytvořila umělá inteligence (AI). Po upozornění ze strany vědců organizátoři vítězné video stáhli.
před 22 hhodinami

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.