Новости химической науки > Огнестойкое покрытие из ДНК

Исследователи из Италии разработали новый тип огнезащитного состава из самого невероятного материала – он использовали ДНК, выделенную из спермы сельди для защиты от огня изделий из хлопка. Оказалось, что новый материал сравним по эффективности с коммерчески доступными антипиренами.

Производство антипиренов представляет собой значительный сектор химической промышленности (по оценкам только в Европе с 2006 года произведено около полумиллиона тонн этих соединений), однако большинство из них (или реагенты, использующиеся для их синтеза) опасно для окружающей среды. Традиционные хлорсодержащие анитипирены способны биоаккумулироваться, а также токсичны для организма животных и человека – именно поэтому намечается тенденция к их запрету в США и Евросоюзе. С другой стороны, ДНК является доступным веществом природного происхождения, способным к биологическому разложению, а также обладает всеми свойствами классического вещества с огнезащитными свойствами.

Рисунок из J. Mater. Chem. A, 2013, DOI: 10.1039/C3TA00107E

Возглавлявший исследование Джулио Малучелли (Giulio Malucelli) из Политехнического Института Турина поясняет, что огнезащитный материал может реагировать на воздействие открытого пламени тремя способами. Во-первых, источники углерода играют роль термоизоляторов, обугливаясь и ограничивая образование летучих соединений. Во-вторых, кислотосодержащий материал способствует дегидратации целлюлозы и образованию углерода, который добавляется к продуктам обугливания. Наконец, при разложении антипирена выделяется негорючий газ или газы – пары воды, азот или диоксид углерода, экранирующие горючий материал от кислорода.

Малучелли обнаружил, что ДНК может работать в соответствии с таким же механизмом. Фосфатные группы обеспечивают образование фосфорной кислоты, дезоксирибозные фрагменты являются источником углерода, а азотистые основания при нагревании высвобождают азот.

Для проверки предположения исследователи из группы Малучелли подвергли образцы хлопка, на которые были нанесены ДНК, воздействию пламени метановой горелки. После двух трехсекундных горизонтальных приложений пламени образцы вообще не загорались. Подобным же образом возгорание не наблюдалось при облучении образца потоком тепла 35кВ/м².

Тем не менее Балджиндер Кандола (Baljinder Kandola) из Университета Болтона говорит о том, что до использования антипиренов на основе из ДНК в качестве даже потенциальной замены обычным замедлителям горения необходимы дополнительные испытания. Он подчеркивает, что хотя ДНК помогло понизить возгораемость хлопка, достаточно сложно провести количественную оценку огнезащитных свойств биополимера. Он добавляет, что хотя ДНК и является экологически безопасным материалом, изготовление из нуклеиновых кислот антипиренов может оказаться недешевым предприятием.

Фактически, на пути к возможности применения антипиренов на основе ДНК Малучелли должен преодолеть еще ряд объективно существующих барьеров, самым значительным из которых является решение проблемы долговечности. В настоящее время огнезащитное покрытие из ДНК не выдерживает даже одного цикла стирки, и поэтому не может рассматриваться как долгосрочное решение.

Источник: J. Mater. Chem. A, 2013, DOI: 10.1039/C3TA00107E

метки статьи: #биохимия, #новые материалы, #химическая технология