Możliwości gemini surfaktantów, uniwersalnych związków chemicznych, są prawie nieograniczone. Ich szerokie zastosowanie wykorzystuje zespół badaczy, którym przewodzi prof. Bogumił Brycki.
Profesor Brycki na co dzień kieruje Pracownią Chemii Mikrobiocytów na Wydziale Chemii UAM. W pracowni naukowcy badają związki, które kontrolują populację drobnoustrojów i ograniczają ją do poziomu nie stwarzającego zagrożenia. Jednymi z tych związków są gemini surfaktanty, które badają od 10 lat.
To wtedy do chemików z UAM skierowano delegację z Uniwersytetu Wuhan w Chinach. Naukowcy z Kraju Środka poszukiwali nowych związków, które spełniałyby wiele funkcji. Chemicy z UAM zaproponowali im gemini surfaktanty, powstające przez połączenie dwóch cząsteczek pojedynczych surfaktantów mają właściwości niemal tysiąc razy lepsze niż wyjściowe związki.
- To jest ich kolosalna przewaga – tłumaczy prof. Brycki. - Wyobraźmy sobie, że używamy roztworu tradycyjnego związku o stężeniu 1 procent. W przypadku gemini surfaktantów wystarczy jedna dziesiąta, setna, a nawet mniej. Związki te przy zachowaniu wszystkich multifunkcyjnych właściwości są też o wiele lepiej biodegradowalne, co minimalizuje toksyczny wpływ na środowisko.
Gdzie więc związki znalazły zastosowanie?
Dzięki polsko-chińskiej współpracy, gemini surfaktanty są wykorzystywane przez chińczykó do produkcji bardzo sprawnych monitorów i ekranów telewizyjnych. W tym przypadku wykorzystuje się to, że surfaktanty są skutecznymi dyspergatorami (substancjami zwiększającymi łatwość rozdrabniania większych cząstek).
Związki mają też zastosowanie w nanomedycynie i w tym roku badacze zdecydowali się na wykorzystanie związków do nowych leków przeciwnowotworowych w tzw. terapii fotodynamicznej. Surfaktanty tworzą nanopęcherzyki i w nich dostarczają substancje czynne do organizmu, następnie odpowiedni bodziec uruchamia działanie leku. Jest to tzw. inteligentny środek (smart material), który działa w ściśle określonym miejscu, co pozwala ograniczyć efekty uboczne terapii.
Naukowcy z UAM współpracują także z Uniwersytetem Amirkabir w Teheranie
Chemicy razem z partnerami z Teheranu przygotowują na przykład związki do ochrony nasion przed chorobami i szkodnikami. Te związki zastąpią środki chemiczne używane w wysokim stężeniu, nieobojętne dla środowiska. Badania dotyczą również nanotechnologii - dzięki umieszczeniu związków we włóknach uzyskano materiał, który ma doskonałe właściwości filtrujące i przeciwdrobnoustrojowe.
Od zeszłego prof. Brycki razem z irańskimi naukowcami oraz przedstawicielami Instytutu Pasteura, jednej z najlepszych jednostek badawczych na świecie, zaczęli badania w kierunku zwalczania wirusa grypy. Pierwsze próbki trafiły już do Instytutu. - Do struktur wirusa dopasowujemy w modelowaniu molekularnym struktury związków tak, żeby wyłączyć elementy aktywne w wirusie – przybliża zagadnienie prof. Brycki. Badacze mają nadzieję, że w przyszłości będzie można uzyskać zarówno skuteczne leki na grypę, jak i środki biobójcze do stosowania w przestrzeni publicznej.
Najlepsze na korozję
Związki mają też zastosowanie bardziej przyziemne, bo doskonale chronią też przed korozją. Skuteczność nanowarstwy, którą pokrywa się metalowe powierzchnie, jest tak wysoka, że żadne inne substancje nie mogą się z nią równać. Co ciekawe, związki można zamknąć w kapsułkach i w ten sposób wprowadzić do materiału, którym pokrywa się wieże wiertnicze czy kadłuby statków. Gdy powierzchnia ulega zarysowaniu i powstaje zalążek korozji, substancja uwalnia się z kapsułki, by go zneutralizować. Badania antykorozyjnych właściwości prowadzono w laboratoriach School of Materials w Manchesterze, jednym z największych w Europie ośrodków zajmujących się materiałoznawstwem, na uniwersytecie w Barcelonie oraz w specjalistycznym laboratorium w Aveiro w Portugalii.
Na polskim rynku
Chemicy z UAM współpracują z zagranicznymi ośrodkami i rozwijają swoje badania, ale zespół zajmuje się też tworzeniem rozwiązań dla polskiego rynku. Poznańscy chemicy opracowali preparaty do kondycjonowania paliw i cieczy chłodzących. Zastępują one wszelkie inne związki, które zapobiegają rozwojowi korozji i biokorozji. To projekt tworzony z myślą o Orlen Oil i PKN Orlen.
Kolejnym zastosowaniem gemini surfaktanty są inteligentne maski chroniąc Na polski rynek zespół prof. Bryckiego wynalazł inteligentne maski chroniące przed biologicznymi zagrożeniami. Chroni zarówno ludzi, jak również produkty spożywcze. Maska aktywuje się w określonym czasie i miejscu, wraz z pierwszym oddechem pracownika, który ją zakłada, w tym przypadku biobójcze właściwości uruchamia wilgoć. Za to opatentowane rozwiązanie, które będzie chronić pracowników w fermach hodowlanych, chemicy dostali nagrodę przyznaną przez Ministerstwo Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej.
Papier zero waste
Opracowanie papierów higienizacyjnych, w których nie będzie środków syntetycznych, to kolejny duży projekt (dofinansowany z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju), którym kieruje prof. Brycki. Realizuje go jedna z dużych polskich firm. Nie wszyscy wiedzą, że ręczniki papierowe, jakich używamy w kuchni czy łazience, nie nadają się do recyklingu. A to dlatego, że papier jest nasączany żywicami, żeby się nie rozpadał. W rezultacie powstają tony śmieci, które zalegają na wysypiskach. Naukowcy poddają resztki papieru i rolki hydrolizie enzymatycznej, by odzyskać z nich nano- i mikrowłókna celulozowe, które następnie są modyfikowane przez substancje zawierające gemini surfaktanty.
Jak zapewniają naukowcy z UAM, prowadzone badania i wdrażane zastosowania to jedynie część możliwości związków. O szczególach przeczytacie w tekście opublikowanym przez "Życie Uniwersyteckie".
Fot. Adrian Wykrota