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

Tlak na klimatické zákazy se obrací proti původní myšlence, popsali vědci

Představy o tom, jak by se měl měnit svět k lepšímu, se u mnoha zájmových skupin zásadně liší. Některé propagují více svobodu, jiné bezpečnost, další bohatství. A zejména v posledních desetiletích je silný také proud, který se snaží změnit životní styl lidí tak, aby se chovali ohleduplněji k přírodě. Podle výzkumu, který vyšel v odborném časopise Nature Sustainability, ale tyto snahy mohou přinášet opačné výsledky. Zejména když vsadí na zákazy.
před 1 hhodinou

Obrazovky kojencům poškozují mozek. Výzkum ukázal jak

Trávení času s obrazovkou výrazně urychluje specializaci dětského mozku na obrazové vjemy. Podle rozsáhlé studie, která sledovala děti déle než deset let, to ale zároveň kazí jeho flexibilitu, odolnost a komplexní myšlení. Existují zároveň způsoby, jak přílišnou specializaci raného mozku kompenzovat.
před 5 hhodinami

SpaceX plánuje manévry na orbitu, změní dráhy tisíců družic

Americká společnost SpaceX, která provozuje tisíce satelitů pod značkou Starlink, nechá letos přesunout své družice na nižší oběžnou dráhu. Podle agentury Reuters to oznámil viceprezident společnosti Michael Nicolls s tím, že změna zajistí větší bezpečnost satelitů.
před 6 hhodinami

Simulace ukázaly, jak zabránit pandemii ptačí chřipky. Reakce by musela být blesková

Ptačí chřipka napadá miliony ptáků i dalších zvířat. Výjimečně se přenese i na člověka. Stále se ale nezměnila natolik, aby se dokázala přenášet mezi lidmi. A právě tato možnost vyvolává obavy epidemiologů, kteří se pokoušejí představit, jak by to vypadalo. Takový scénář přibližuje nový model indických vědců.
před 8 hhodinami
Načítání...