Наносенсор ловит токсины

Наука
мобильная версия
Молекулярное моделирование зачастую помогает ученым не только узнать о новых свойствах веществ, но и разработать принципиально новые устройства. Исследователям из университета Орегона удалось смоделировать новое химическое соединение, которое позволит контролировать содержание в воде таких токсинов, как перхлорат или нитраты.

Токсичные сточные воды обычно содержат отрицательно заряженные ионы, которые довольно трудно удалить. Перхлорат, известная добавка к ракетному топливу, вызывает заболевания щитовидной железы. Нитраты же — составляющая распространенных удобрений, и от их использования сточные воды загрязняются различными нитросоединениями.

Только в США различные токсины были найдены в 450 родниках и колодцах, поэтому очистка воды является одной из первостепенных экологических проблем в мире.

Обычные методы очистки с помощью обратного осмоса довольно трудоемки и занимают много времени. Кроме того, зачастую заранее неизвестно, содержит вода анионы или нет.

Однако Ориону Берримену (Orion B. Berryman) из университета Орегона удалось показать с помощью компьютерного моделирования, что теоретически возможны соединения, связывающие анионы с помощью анион-пи взаимодействия, изменяя при этом свой цвет. Так можно будет создать вполне эффективный тест для воды, сразу говорящий о наличии токсинов по изменению ее цвета.

Токсины связываются с нейтральным ароматическим кольцом (это соединение подобрано с дефицитом электронов так, чтобы специально связывать анионы), представляющим собой специальный рецептор.

В практически исследованных ароматических кольцах область дефицита электронов, куда будут присоединяться анионы, находится в центре кольца и ее площадь составляет около 0,2 нанометра. Вероятность «попадания» аниона в эту мишень практически равна 100%, поэтому можно говорить о том, что ученые разработали простой и эффективный способ определения токсинов в воде.

Д-р Берримен уверен, что с помощью компьютерного моделирования удастся создать эффективное наноустройство, удаляющее токсины из воды. В настоящее время ученый планирует сделать пробные образцы экспресс-тестов.