Od oleju z łupin nerkowca do nowych organicznych filtrów przeciwsłonecznych
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Zapotrzebowanie na energię elektryczną rośnie z roku na rok. Dlatego też pojawia się coraz więcej rozwiązań tego problemu, a jednym z nich jest produkcja energii ze związków chemicznych z minimalnym wpływem na środowisko naturalne. Przykładem może być nadtlenek wodoru (H2O2). Choć produkowany jest od XIX wieku, nadal przykuwa uwagę świata nauki. Ostatnio, zespół naukowców Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk kierowany przez prof. Marcina Opałło zaprezentował wyniki badań reakcji generowania nadtlenku wodoru na granicy faz niemieszających się rozpuszczalników, takich jak woda i olej. Zgłębili oni wpływ różnych parametrów na wydajność reakcji redukcji tlenu do nadtlenku wodoru.
Rosnące w zawrotnym tempie zapotrzebowanie na energię, ograniczone zasoby paliw kopalnych i zanieczyszczenia spowodowane przez przemysł energetyczny stawiają naukowcom wyzwania takie jak poszukiwanie nowych, opłacalnych i ekologicznych rozwiązań do produkcji energii. Spośród różnych metod produkcji energii, wykorzystanie elektrochemicznych metod wytwarzania związków chemicznych na pierwszy rzut oka nie wydaje się mieć ogromnego potencjału do zastosowania w sektorze energetycznym.
Jednym z obiecujących związków jest cząsteczka nadtlenku wodoru (H2O2) o silnych właściwościach utleniających i wybielających. Dostępna niemal wszędzie w stosunkowo niskich stężeniach np. 3-6% H2O2 była wykorzystywana jest głównie do zastosowań antyseptycznych takich jak dezynfekcja skóry, aby zapobiec infekcji podczas drobnych skaleczeń. Natomiast nadal jest szeroko stosowana w przemyśle celulozowym, papierniczym i tekstylnym jako środek utleniający oraz jako bezzapachowy substytut chloru w oczyszczaniu ścieków i wody pitnej.
Pomimo, że obecnie nie zaleca się używania H2O2 do przemywania skaleczeń, związek cieszy się ogromną popularnością i jest stosowany nawet jako jedno z paliw napędzających rakiety, satelity i torpedy. Może być również wykorzystany jako paliwo lub utleniacz do ogniw paliwowych, chociaż jego masowa produkcja jest daleka od zrównoważonej i ekologicznej. Wymaga ona wielu chemikaliów szkodliwych dla zdrowia i środowiska naturalnego. Dlatego też poszukuje się nowych metod wytwarzania H2O2 .
Ostatnio, naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk pod kierunkiem prof. Marcina Opałło we współpracy z prof. Hubertem H. Girault z Politechniki w Lozannie Ecole Polytechnique Federale de Lausanne przedstawili szczegółowe badania nad wytwarzaniem nadtlenku wodoru poprzez redukcję ditlenu na granicy dwóch niemieszających się cieczy, takich jak woda i olej. Pierwsza z nich to wodny roztwór kwasu, a druga to niemieszająca się z wodą ciecz składająca się wyłącznie z jonów, tzw. ciecz jonowa. Badacze porównali swoje dane z tymi uzyskanymi na granicy faz z rozpuszczalnikami molekularnymi o znacznie mniejszej lepkości, a uzyskane wyniki stanowią znaczącą część pracy doktorskiej pierwszej autorki publikacji, obecnie dr Justyny Kalisz.
Naukowcy wskazali, ze badanie wpływu rozpuszczalnika, na wydajność reakcji może pomóc w lepszym poznaniu mechanizmu wytwarzania H2O2. Porównując dane dla granic faz ciecz-ciecz wytworzonych z udziałem trzynastu cieczy jonowych i trzech rozpuszczalników molekularnych o lepkości różniącej się o trzy rzędy wielkości doszli do wniosku, że to nie transport reagentów, ale kinetyka redukcji ditlenu limituje szybkość reakcji. Odkryli również, że kierunek międzyfazowego ruchu jonów towarzyszącego przeniesieniu elektronów z donora rozpuszczonego w fazie olejowej jest inny w przypadku cieczy jonowych i rozpuszczalników molekularnych.
W tej pracy wykazaliśmy, że rodzaj cieczy jonowej wpływa na szybkość redukcji O2 do H2O2 na granicy faz olej-woda. Wytwarzanie H2O2 jest bardziej wydajne, gdy ciecz jonowa zawiera mniej hydrofobowe kationy – twierdzi prof. Opałło.
Pokazaliśmy również, że zastosowanie pasty przygotowanej z proszku węglowego i cieczy jonowej jako fazy olejowej pozwala na elektrochemiczną regenerację donora elektronów co zwiększa wydajność reakcji międzyfazowej.
Generowanie nadtlenku wodoru badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektrochemicznej (SECM). Technika ta pozwala na określenie lokalnego stężenia produktu elektroaktywnego reakcji zachodzącej na granicy faz, w tym przypadku H2O2. W tej metodzie rejestrowany jest prąd elektroutleniania H2O2 na elektrodzie o średnicy dziesiątek mikronów poruszającej się prostopadle do granicy faz. Wydajność reakcji szacowano na podstawie zależności prądu od odległości od granicy faz ciecz-ciecz.
Prof. Opałło zauważa: „Na podstawie danych SECM stwierdziliśmy, że proces jest kontrolowany przez kinetykę reakcji redukcji tlenu. Co ważne, duża lepkość cieczy jonowych pozwala na zastosowanie pasty przygotowanej z proszku węglowego i cieczy jonowej jako fazy olejowej do elektrochemicznej regeneracji donora elektronów w celu zwiększenia wydajności reakcji międzyfazowej. Pod tym względem badany układ można uznać za przykład homogennej katalizy redoks.”
Badanie opisane w czasopiśmie ChemPhysChem ujawnia złożoność reakcji na granicy faz ciecz-ciecz. W przeciwieństwie do granicy faz elektroda-roztwór badany układ jest samoregenerujący i trudno go zanieczyścić. Choć do zastosowania granicy faz ciecz-ciecz do wytwarzania chemikaliów jest wciąż w daleka od komercyjnego zastosowania, to może mieć świetlaną przyszłość. Oprócz nadtlenku wodoru, innym przykładem reakcji możliwych do przeprowadzenia w podobny sposób jest wytwarzanie wodoru, głównie stymulowane światłem, ale to już inna historia.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Konopie siewne (Cannabis sativa) przez wieki stanowiły ważne źródło włókien do produkcji tekstyliów, wykorzystywano je do produkcji oleju czy w medycynie. Jednak w XX wieku wykorzystanie tej rośliny znacząco się zmniejszyło. W miarę, jak pozyskiwana z niej marihuana była coraz szerzej wykorzystywana w celach rekreacyjnych, kolejne rządy nakładały ograniczenia prawne na konopie. To zaś spowodowało, że ich historia genetyczna pozostawała niezbadana.
Luca Fumagalli z Uniwersytetu w Lozannie stanął na czele międzynarodowego zespołu naukowego z Chin, Wielkiej Brytanii, Indii, Pakistanu i Kataru, którego członkowie przeanalizowali genom 110 roślin reprezentujących pełne spektrum odmian Cannabis. Na tej podstawie zidentyfikowali czas o źródło udomowienia, wzorce różnicowania się po udomowieniu oraz współczesne zróżnicowanie genetyczne konopi.
Wykazaliśmy, że gatunek C. sativa został po raz pierwszy udomowiony we wczesnym neolicie w Azji Wschodniej i że wszystkie obecnie występujące odmiany pochodzą od dzikich i uprawnych odmian z terenu współczesnych Chin, czytamy w artykule w Science Advances. Z danych genetycznych wynika, że do udomowienia doszło około 12 000 lat temu i zbiega się ono w czasie z pojawieniem się na terenie południowych Chin i Tajwanu ceramiki sznurowej. W materiale archeologicznym z kolejnych tysiącleci pojawia się coraz więcej śladów konopi. Znamy np. japońską ceramikę sprzed 10 000 lat skojarzoną z nasionami, a 7500 lat temu w Chinach i Japonii stale pojawiają się artefakty powiązane z Cannabis.
Z artykułu dowiadujemy się też, że przed 4000 lat zróżnicowanie genetyczne Cannabis zaczęło się zwiększać, co z czasem doprowadziło do powstania współczesnych wyspecjalizowanych odmian. Uprawy tej rośliny zaczęły rozprzestrzeniać się w kierunku Europy i Bliskiego Wschodu. Już co najmniej 2500 lat temu na terenie zachodnich Chin konopie były używane w celach rytualnych, produkowano z nich m.in. napoje alkoholowe.
Pierwsze archeobotaniczne dane świadczące o obecności Cannabis na subkontynencie indyjskim pochodzą sprzed 3000 lat. Co interesujące, w przeciwieństwie do tego co wiemy z Chin, indyjskie teksty sprzed 2000 lat mówią o tym, że konopie były wykorzystywane tutaj wyłącznie w celu odurzania się. Narkotyki wytwarzane w konopi pojawiły się w Afryce w XIII wieku, do Ameryki Łacińskiej dotarły w wieku XVI, a do Ameryki Północnej w XX wieku, gdzie trafiły z Indii. Kultywary konopi do Nowego Świata przywieźli Europejczycy w XVII wieku, zaś w połowie XIX wieku w Ameryce Północnej europejskie kultywary zostały wyparte przez odmiany chińskie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dziobak, jedno z najbardziej niezwykłych zwierząt na Ziemi, nie przestaje zadziwiać. Amerykańscy naukowcy odkryli właśnie, że w świetle ultrafioletowym futro dziobaka... świeci na zielono. To pierwszy zarejestrowany przypadek biofluorescencji u stekowców.
Dotychczas znaliśmy zaledwie dwa ssaki, których futro świeci pod wpływem UV: dydelfa i assapana. O bioluminescencji assapanów nauka dowiedziała się przypadkiem, gdy jeden z autorów najnowszych badań prowadził nocne badania porostów. Naukowcy postanowili zweryfikować badania terenowe na podstawie obserwacji okazów muzealnych. W jednej z szuflad przechowywano assapany. W pewnym momencie ktoś wpadł na pomysł, by sprawdzić też dziobaki z sąsiedniej szuflady. Okazało się, że i one świecą.
Ogółem zbadano trzy okazy, samicę i dwa samce. W świetle widzialnym futro zwierząt miało jednolitą brązową barwę. Jednak po oświetleniu UV zaczęło świecić na zielono. Bardziej szczegółowe badania wykazały, że sierść dziobaka pochłania zakres UV (200-400 nm) i emituje światło w paśmie widzialnym (500-600 nm), dzięki czemu zaczyna świecić.
Wszystkie wymienione gatunki – dydelfy, assapany i dziobaki – prowadzą głównie nocny tryb życia. Nie można więc wykluczyć, że te, a być może i inne, ssaki, wyewoluowały biofluorescencję w ramach przystosowywania się do warunków słabego oświetlenia. Być może dzięki temu dziobaki mogą się w nocy zobaczyć.
Teraz Amerykanie nawiązali współpracę z australijskimi kolegami i razem mają zamiar obserwować biofluorescencję u dzikich zwierząt. Chcą też poszukiwać innych przykładów „świecących” ssaków.
Czysty przypadek i ciekawość sprawiły, że oświetliliśmy promieniami UV dziobaki z Field Museum, mówi profesor Paula Spaetch Anich. Teraz chcemy się dowiedzieć, jak głęboko w drzewie filogenetycznym ssaków zakorzeniona jest biofluoroscencja futra. Uważa się, że linie ewolucyjne stekowców i torbaczy rozeszły się ponad 150 milionów lat temu. To niezwykłe, że tak daleko spokrewnione zwierzęta [jak dziobaki i dydelfy – red.] wykazują biofluorescencję.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Posługując się polem magnetycznym i hydrożelem, naukowcy ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Pensylwanii zademonstrowali potencjalną metodę odtwarzania złożonych tkanek. Za jej pomocą można by sobie radzić np. z degeneracją tkanki chrzęstnej. Wyniki badań zespołu opublikowano w piśmie Advanced Materials.
Odkryliśmy, że jesteśmy w stanie organizować obiekty, takie jak komórki, w taki sposób, by utworzyć [...] złożone tkanki, nie zmieniając samych komórek. By uzyskać reakcję na pole magnetyczne, inni musieli dodawać do komórek cząstki magnetyczne. Zabieg ten może jednak wywierać niepożądany długofalowy wpływ na zdrowie komórki. Zamiast tego manipulowaliśmy więc magnetycznym charakterem otoczenia komórki; dzięki temu mogliśmy organizować obiekty za pomocą magnesów - opowiada Hannah Zlotnick.
U ludzi ubytki w chrząstce naprawia się za pomocą różnych sztucznych i biologicznych materiałów. Ich właściwości odbiegają jednak od oryginału, dlatego należy się liczyć z ograniczeniami takiego rozwiązania. Zlotnik wskazuje też na naturalny gradient chrząstki (powierzchniowo występuje większa liczba komórek).
Mając to wszystko na uwadze, Amerykanie postanowili poszukać innego rozwiązania. Podczas eksperymentów odkryli, że gdy do hydrożelu mającego formę ciekłą doda się ciecz magnetyczną, można porządkować komórki i inne obiekty, w tym mikrokapsułki do dostarczania leków, według specyficznego wzorca, który przypomina naturalną tkankę. Wystarczy przyłożyć zewnętrzne pole magnetyczne.
Po działaniu pola magnetycznego całość wystawiano na oddziaływanie ultrafioletu (naukowcy prowadzili fotosieciowanie, utrwalając rozmieszczenie obiektów).
W porównaniu do standardowych jednolitych materiałów syntetycznych [...], takie "odwzorowane magnetycznie" tkanki lepiej przypominają oryginał pod względem rozmieszczenia komórek i właściwości mechanicznych [uczeni odtworzyli chrząstkę stawową] - podkreśla dr Robert Mauck.
Technikę badano na razie wyłącznie in vitro.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chcąc młodziej wyglądać, ludzie sięgają po kremy albo stosują wypełniacze. Niestety, kremy nie wnikają do głębszych warstw skóry, a zastrzyki z wypełniaczami trzeba powtarzać i bywają one bolesne. Ostatnio jednak naukowcy z USA opracowali bezigłową terapię egzosomową, która doskonale wygładza zmarszczki u myszy wystawianych na oddziaływanie ultrafioletu.
Gdy komórki skóry się starzeją, tracą zdolność do namnażania i produkowania kolagenu, głównego białka strukturalnego skóry. Niedawno akademicy odkryli, że potraktowanie ludzkich komórek w szalce egzosomami komórek macierzystych zwiększa ilość kolagenu i wywołuje inne odmładzające skutki.
Egzosomy to wyspecjalizowane pęcherzyki transportujące, tworzone na szlakach wydzielania i wchłaniania komórkowego. Transportują one bioaktywne lipidy, mRNA czy białka, dlatego nazywa się je niekiedy "fizjologicznymi liposomami".
Zespół Ke Chenga z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej postanowił sprawdzić, czy poddanie mysiej skóry działaniu egzosomów ludzkich fibroblastów skórnych (ang. human dermal fibroblasts, HDFs) może zmniejszyć zmarszczki i przywrócić różne młodzieńcze cechy. By uniknąć wstrzykiwania egzosomów, akademicy przetestowali bezigłowe urządzenie, które do wprowadzania leków w głąb skóry wykorzystuje strumień powietrza.
W ramach eksperymentu autorzy artykułu z pisma ACS Nano wystawiali myszy na oddziaływanie promieniowania UVB, które przyspiesza starzenie i prowadzi do powstawania zmarszczek. Po 8 tygodniach ekspozycji niektórym gryzoniom podano egzosomy HDFs. Po 3 tygodniach zmarszczki zwierząt z grupy eksperymentalnej były cieńsze i bardziej powierzchowne niż u myszy z grupy kontrolnej i u gryzoni leczonych podawanym miejscowo kwasem retinowym (to standardowy preparat antystarzeniowy).
Co ważne, skóra myszy, które dostały egzosomy, była grubsza, a także wykazywała słabszy stan zapalny i wzmożoną produkcję kolagenu (porównań dokonywano do myszy, którym nie podano egzosomów).
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.