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

V USA se šíří parazitické masožravé larvy. Trumpova vláda proti nim nasadí mouchy

Spojeným státům se v minulosti podařilo vymýtit nebezpečné mouchy bzučivky, jejichž larvy napadají zejména hovězí dobytek. Teď se ale parazit vrátil – a experti jsou skeptičtí, zda se ho podaří zbavit dříve, než napáchá závažné hospodářské škody.
před 8 hhodinami

Náročné operace výrazně zhoršují paměť a intelekt u části seniorů, popsal výzkum

Asi patnáct procent starších pacientů, kteří podstoupí vážnější chirurgický zákrok, trpí potom duševními problémy, jež se postupně zhoršují, popsali američtí vědci v rozsáhlém výzkumu.
před 13 hhodinami

Folklor jako návod. Dle vědců může zlepšit moderní krizovou komunikaci

Takzvané morové legendy a současná komunikace o zdravotních krizích souvisejících se životním prostředím mají dle estonských a finských vědců mnoho společného. Zatímco oficiální krizová komunikace však klade větší důraz na omezení, folklor se zaměřuje na aktivní roli lidí a jejich osobní odpovědnost. Reet Hiiemäeová a její kolegové o svých zjištěních píší v časopise Folklore.
před 15 hhodinami

AI předčila lidské lékaře, diagnózu v praxi určila mnohem lépe, ukázal výzkum

Je umělá inteligence (AI) v reálném provozu nemocnice schopná nahradit lidské lékaře? To byla otázka, na kterou se pokoušeli odpovědět vědci z Harvardovy univerzity. Odpověď dle nich je kladná.
před 17 hhodinami

Archeologové objevili prastarou nekropoli. Může být předkem megalitických hrobů

Desítky zesnulých do pravěké nekropole na jihu Evropy tehdejší obyvatelé ukládali do země zřejmě celé generace. Detailní analýza tohoto místa naznačuje, že mohlo být jedním z prvních v Evropě, kde vznikala kultura, která ovlivnila většinu kontinentu.
9. 6. 2026

Meč nebes je nejvyšším stromem Asie. Je větší než Petřínská rozhledna

Nejvyšší stromy na Zemi mohou být vyšší než většina staveb, které vytvořili lidé. Platí to také pro nově popsaný nejvyšší strom v Asii, který teď přeměřili tchajwanští vědci.
9. 6. 2026

Kůže ještěrek umí triky s ultrafialovým světlem. Funguje jako maják, popsali čeští vědci

Vědci z Univerzity Karlovy v Praze a univerzity ve Valencii objevili zatím neznámý mechanismus tvorby barev u ještěrek rodu Podarcis. Popsali, že ultrafialově modré skvrny na bocích těchto ještěrek vznikají neobvyklou interakcí mezi pigmenty a mikroskopickými odrazivými strukturami v kůži.
9. 6. 2026

„Výkop století.“ Francouzští archeologové zkoumají podzemí u Notre-Dame

Fronta turistů strádající pod sluncem čeká, až bude moci vystoupat na katedrálu Notre-Dame a prohlédnout si její chrliče. Čtyři metry pod nimi míří tým archeologů opačným směrem – kope přímo dolů a zpět v čase do Paříže z doby starověkého Říma před dvěma tisíci roky, píše agentura AP.
9. 6. 2026
Načítání...