![]() |
Как-то раз дождливым днем Янь Чжао жестом указал на деревья за окном своего кампуса. Профессор химии Университета штата Айова разрабатывает новые синтетические катализаторы для расщепления целлюлозы — растительных волокон, которые делают эти деревья высокими и сильными.
Чжао считает, что у него есть идея и технология, которые позволят решить эту задачу, превратив растительную биомассу в практичный источник сахаров, которые могут быть использованы в различных областях, включая топливо и химикаты. Учиться у матери-природыСинтетические катализаторы, которые разрабатывает Чжао и его исследовательская группа, похожи на суперферменты, способные расщеплять целлюлозу, как и их природные аналоги, но в более экстремальных условиях и после многократной переработки.
Ферменты — это природные белки, которые действуют как катализаторы, регулируя химические реакции, обеспечивающие протекание биологических процессов и жизнедеятельность живых существ. Например, ферменты катализируют клеточный метаболизм, в том числе расщепление пищи для ее переваривания. Три фермента — эндоцеллюлаза, экзоцеллюлаза и бета-глюкозидаза — способны расщеплять и переваривать растительную клетчатку, или целлюлозу. Казалось бы, природные ферменты должны использоваться в промышленности для переработки целлюлозы. Но они дороги. Они не выдерживают высоких температур и неводных растворителей. К тому же они нестабильны и их трудно перерабатывать. Исследовательская группа Чжао уже около 10 лет работает над созданием катализаторов на основе наночастиц, способных решить эти проблемы. Эта работа была поддержана грантами Национального института здоровья и Национального научного фонда (NSF). Исследовательский фонд Университета штата Айова добивается патентной защиты технологии и ищет коммерческих партнеров. Новый трехлетний грант NSF на сумму 700 тыс. долл. (из которых 400 тыс. долл. предназначены для исследований в штате Айова) будет способствовать развитию последних идей Чжао о катализаторах, имитирующих ферменты. Новый проект включает компьютерное моделирование активных участков реакции, выполненное Сиджиа Донгом, доцентом кафедры химии и химической биологии Северо-Восточного университета в Бостоне. По словам Чжао, моделирование «поможет нам лучше понять нашу систему. Это очень сложная система». Максимальное использование мицеллИсследовательская группа Чжао использует преимущества динамических наносфер, называемых мицеллами. Они образуются при контакте цепочек молекул поверхностно-активных веществ (снижающих поверхностное натяжение в жидкостях) с водой, в результате чего гидрофильные, любящие воду головки молекул образуют внешнюю оболочку, а гидрофобные хвосты, ненавидящие воду, вращаются внутри этой оболочки. Чжао и его группа нашли способ сборки мицелл вокруг молекул-шаблонов, напоминающих активные сайты. После застывания под действием ультрафиолетового света эти «молекулярно запечатленные наночастицы» размером в 5 миллиардных долей метра имеют точную форму и размер, имитирующие связывающие и каталитические свойства природных ферментов. Наночастицы имеют каталитические группы, непосредственно направленные на сахарные связи в полимерах целлюлозы для их эффективного и избирательного расщепления.
По словам Чжао, который заинтересован в установлении партнерских отношений с компаниями, это может сделать их приемлемым вариантом для промышленности. Технология, в конце концов, подходит государству и времени.
21.08.2023 |
Экология
![]() | |
В Тимирязевке разработали технологию длительного хранения растительного сырья | |
Способ создания растительных продуктов длитель... |
![]() | |
Учёные из России и Грузии нашли неизвестную лавовую реку в Цалкском каньоне | |
Российские и грузинские геологи провели м... |
![]() | |
NatComm: Открыто эффективное и безвредное для среды дезинфицирующее средство | |
В мире широко используется дезинфицирующее сре... |
![]() | |
Iopscience: Благодаря 3d-визуализации можно изучать деградацию нанопластиков | |
Исследователи из Университета Ватерлоо вп... |
![]() | |
Environmental Technology & Innovation: Для лучшей очистки нужно больше биопленки | |
Создание неровной поверхности на пластико... |
![]() | |
СПбГУ: Бамбучник замедляет деградацию почвы на Курильских островах | |
Геологи из Санкт-Петербургского университ... |
![]() | |
NW: Если учесть, откуда берутся дожди, риск глобальной нехватки воды возрастает | |
Одна из главных проблем современности&nbs... |
![]() | |
Nature Communications: Городам глобального Юга не хватает зеленых насаждений | |
Новое исследование показало, что города Г... |
![]() | |
TiA: Важный фермент в синтезе хлорофилла поможет выращивать устойчивые культуры | |
Исследователи изучили, как важный фермент... |
![]() | |
Мышь твою медь. Медь и мышьяк нашли в почве рядом с египетскими пирамидами | |
При строительстве комплекса пирамид в Гиз... |
![]() | |
IndChemMater: Изобретен простой метод переработки пластиковых отходов | |
Исследовательская группа под руководством... |
![]() | |
Ученые УГНТУ предложили способ декарбонизировать спиртовое производство | |
Учёные из Уфимского государственного нефт... |
![]() | |
В ТПУ изучат влияние вулканического пепла на содержание ценных элементов в угле | |
Учёный Томского политехнического университета ... |
![]() | |
Экологи СПбГУ исследуют углеродный след в почвах Ямала | |
Учёные из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Казанский ГАУ повышает урожайность пшеницы на 11% | |
Учёные Казанского государственного аграрного у... |
![]() | |
Бактерии способны производить биопластик — альтернативу пластику на основе нефти | |
Учёные ищут альтернативы пластику, который про... |
![]() | |
WRR: Выбросы углекислого газа приведут к росту наводнений в будущем на 50% | |
Исследование Бристольского университета и ... |
![]() | |
JACS: На технологию для преобразования CO₂ в топливо и химикаты вдохновил лотос | |
Исследователь из Университета Центральной... |
![]() | |
Atmospheric Research: Загрязнение воздуха повышает грозовую опасность | |
Загрязнение воздуха приводит к учащению л... |
![]() | |
AGU Advances: расшифрованы таинственные сигналы-предвестники PKP-волн | |
На протяжении десятилетий учёные пытались поня... |
![]() | |
Journal of Applied Ecology: Живая почва издает отчетливые звуки | |
Здоровые почвы издают звуки, которые человечес... |
![]() | |
Новый вид поражающих картофель бактерий обнаружили учёные Тимирязевской академии | |
Авторы исследовали изоляты Pectobacterium punj... |
![]() | |
Science Advances: Железную нитрогеназу будут использовать для фиксации CO₂ | |
Нитрогеназы — важные ферменты на&nb... |
![]() | |
Communications Biology: Генномодифицированные мухи займутся отходами и свалками | |
Команда Университета Маккуори предлагает испол... |
![]() | |
Экологичность роботов-доставщиков делает их привлекательнее для потребителей | |
Исследование Университета штата Вашингтон пока... |
![]() | |
Nature Catalysis: Новый реактор позволяет получать экологически чистый аммиак | |
Аммиак очень важен для производства проду... |
![]() | |
В ПНИПУ предложили использовать коксохимические смолы для улучшения сорбентов | |
Активированный уголь в гранулах применяют... |
![]() | |
PNAS: Восстановление лесов полезно и для климата, и для людей | |
Новое исследование, проведённое университетами... |
![]() | |
Nature Communications: Бактерии в озерах борются с изменением климата | |
Метан — это парниковый газ, ко... |
![]() | |
MIT: С помощью экологичного цемента стартап намерен избавиться от гигатонн CO₂ | |
Компания Sublime Systems, основанная профессор... |