Новости химической науки > Мочу можно превратить в квантовые точки

Исследователи из США разработали одностадийный способ превращения мочи в углеродные квантовые точки [1]. Эти наночастицы из углерода хорошо растворяются в воде и отличаются биологической совместимостью, что делает их полезными объектами для биовизуализации.

Очевидно, что получение квантовых точек из жидких исходных веществ проще, чем получение их из твердых материалов, поскольку такой подход позволяет не применять ряд дополнительных стадий выделения и очистки.

Применение мочи для синтеза углеродных точек дешевле и экологически чище, чем обычный синтез. (Рисунок из Green. Chem., 2015, DOI: 10.1039/c5gc02032h)

Гэри Бейкер (Gary Baker) с коллегами из Университета Миссури-Колумбии обнаружили, что особенности питания «поставщика мочи» влияют на свойства поверхности «мочевых углеродных точек». Так, потребление спаржи или витамина С увеличивает содержание серы и углерода в моче, соответственно. Особенности питания влияют на размеры углеродных точек, а также оказывают влияние на эмиссию этих точек. Исследователи продемонстрировали, что полученные из мочи точки работают сходным образом с точками, полученными иными методами, и могут быть использованы в качестве флуоресцентных меток для обнаружения ряда ионов металлов. Бейкер предполагает, что в перспективе возможно использовать углеродные точки, полученные из образцов мочи пациентов, для определения состояния здоровья пациентов и особенностей их питания.

Как отмечает Бейкер, идея проекта возникла после непринужденной беседы сотрудников лаборатории о том, что фактически любой углеродсодержащий прекурсор можно использовать для получения квантовых точек. В конечном итоге специфический юмор студентов и аспирантов вкупе с их незамутненностью привел к идее получения углеродных точек из мочи. К удовлетворению ученых то, что начиналось как шутка, в конечном итоге переросло в интересную науку. Бейкер также обращает внимание на то, что есть еще химические реакции, исходным материалом для которых можно использовать мочу. Эту биологическую жидкость можно в определенном смысле рассматривать как раствор мочевины, да и сама переработка мочи может являться вариантом переработки отходов.

Переработка мочи представляет собой важную задачу и с точки зрения экологии. В настоящий момент жидкие компоненты сточных вод перерабатывают, затрачивая значительное количество энергии на удаление азотсодержащих соединений и фосфатов, и только после этого сбрасывают в окружающую среду. Если не удалить фосфаты и азотсодержащие соединения из воды перед ее попаданием в окружающую среду, эти соединения могут влиять на нее, вызывая бурный рост водорослей. Раздельный сбор жидких и твердых отходов позволяет организовать переработку мочевины в полезные химические продукты. Бейкер, являясь апологетом зеленой химии, считает, что необходимо сокращать стадии переработки и получать из отходов продукты с большей добавленной стоимостью.

Еще один уникальный источник для получения углеродных точек был найден Минцзянем Танем (Mingqian Tan) и его коллегами из Даляньского Политехнического Университета (КНР), который разработал технологию получения углеродных точек из пива и растворимого кофе [2]. Тань высоко оценивает разработанный метод получения углеродных точек из мочи, но при этом ситуация, что свойства этих точек зависят от образа питания «источника мочи», кажется ему спорной.

Источник: [1] Green. Chem., 2015, DOI: 10.1039/c5gc02032h; [2] J. Agric. Food Chem., 2015, 63, 8527 (DOI: 10.1021/acs.jafc.5b04216)

метки статьи: #вопросы экологии, #нанотехнологии, #химия биомассы, #химия питания