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

Deset let po Pařížské dohodě se vědci obávají, že je mrtvá

Pařížská úmluva OSN o změně klimatu byla uzavřena přesně před deseti lety, 12. prosince 2015, vstoupila ale v platnost až skoro o rok později – v listopadu 2016. Podle dokumentu, který nahradil Kjótský protokol, se má oteplování udržet pod dvěma stupni Celsia, nejlépe do 1,5 stupně ve srovnání s předindustriálním obdobím. Průměrné teploty i emise skleníkových plynů se ale stále zvyšují.
před 10 hhodinami

AI umí znepokojivě účinně ovlivňovat voliče, ukazují dvě studie

Nové výzkumy ukazují, že chatboty mohou velmi silně ovlivňovat rozhodování voličů. Výsledky, které vydaly odborné časopisy Nature a Science, podle autorů vyvolávají zásadní otázky ohledně role umělé inteligence v budoucích volbách.
před 12 hhodinami

Publikace Martina Rychlíka provede Dějinami skalpování

Vyšly Dějiny skalpování. Držitel Litery za publicistiku Martin Rychlík se v rozsáhlé publikaci věnuje zvyku zbavovat nepřítele vlasů s částí kůže napříč historií lidstva. Nabourává přitom i zažité představy.
před 12 hhodinami

Věčné chemikálie ve vodě škodí dětskému zdraví i peněženkám

Negativní dopady na zdraví, které způsobují takzvané věčné chemikálie v pitné vodě, stojí Spojené státy v současné době už nejméně osm miliard dolarů (160 miliard korun) ročně v sociálních nákladech. Popsali to vědci z Arizonské univerzity.
před 15 hhodinami

Osamělost zvyšuje riziko srdečních onemocnění

Nedostatek sociálních vazeb a osamělost mají vliv na riziko srdečního onemocnění. Lidé s omezenými sociálními kontakty čelí podle dlouhodobých studií o zhruba třicet procent vyššímu riziku úmrtí na srdeční a cévní onemocnění, upozornili zástupci České kardiologické společnosti.
před 16 hhodinami

Mezi bobrem a surikatou. Člověk patří mezi nejmonogamnější savce, ukázal výzkum

Studie vědců z Cambridge se pokusila sestavit žebříček nejvíce monogamních druhů savců. Podle starších odhadů patří člověk na hranu mezi monogamními a polygamními druhy, nový detailnější výzkum ho nicméně řadí pod vrchol pomyslné „hitparády“ monogamie.
před 19 hhodinami

Alkohol poškozuje DNA a působí rakovinu, buňky se mu brání, ukazuje český výzkum

Alkohol poškozuje lidskou DNA a způsobuje rakovinu, zjistila studie vědců z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR (ÚOCHB). Buňky se dle výzkumu poškození brání a DNA opravují, u některých lidí ale méně účinně. Článek o studii zveřejnil časopis Communications Biology ze skupiny Nature, uvedl ÚOCHB. V míře, která poškozuje zdraví, pije podle výzkumů alkohol 1,5 milionu Čechů.
11. 12. 2025

Lidé si ochočili oheň o 350 tisíc let dříve, než se předpokládalo, hlásí vědci

Objev zažehnutí ohně měl prehistorického člověka vrhnout na dráhu směřující k modernímu lidstvu. Doposud se vědci domnívali, že se toto odehrálo relativně nedávno. Nový objev ale posouvá „zkrocení“ tohoto živlu o statisíce let dál do minulosti.
11. 12. 2025
Načítání...