Новости химической науки > Полимер вытягивает пары ионов из воды

Разработанный исследователями из Техаса бифункциональный материал может применяться как для защиты окружающей среды, так и в медицинских целях.

Новый материал был получен слишком поздно, чтобы помочь матери профессора Джонатана Сесслера (Jonathan L. Sessler), которая страдала от почечной недостаточности. Однако разработанный в его группе водорастворимый полимер, который может экстрагировать пары гидрофильных ионов из водного раствора в органическую фазу, сможет помочь другим, а также решить ряд природоохранных задач.

По словам Сесслера, идея создания нового материала пришла к нему после того, как он ежедневно наблюдал, как его мать потребляет по 40 грамм ионообменных смол.

Рецепторы (красные и зеленые), привитые к остову метилметакрилатного полимера, экстрагируют гидрофильные анионы и катионы. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200803970)

Его мать страдала почечной недостаточностью. В течение 10 лет ее кровь очищали с помощью диализа, однако хотя эта процедура и удаляла из организма мочевину, в крови оставались существенные концентрации фосфатов и ионов калия, которые также были причиной дисфункции организма. Ежедневное потребление медикаментов на основе ионообменных смол не только поддерживало в ней жизнь, но и воодушевило сына на создание более селективных материалов, способных понизить дозу лекарств.

В сотрудничестве с коллегами из Университетов Остина и Стамбула Сесслер разработал бифункциональный полимер, к полиметилметакрилатной основе которого были привиты два известных ранее рецептора на ионы. Для связывания анионов исследователи использовали фрагмент каликс[4]пиррола, ранее разработанного в группе Сесслера, для захвата катионов исследователи использовали классический экстрагент – бензо-15-краун-5.

В ходе лабораторных испытаний бифункциональный полимер смог извлечь фторид калия из водной фазы в хлористый метилен. Для доказательства переноса фторид-иона в органическую фазу исследователи использовали ЯМР спектроскопию ¹⁹F, а для доказательства совместной экстракции ионов калия - пламенно-ионизационную спектроскопию. Было обнаружено, что эффективность извлечения KCl выше, чем эффективность извлечения KF.

Дополнительные испытания показали, что экстракция KCl протекает эффективнее экстракции NaCl, что позволяло использовать новый полимер для селективного отделения хлорида калия от других неорганических солей. Такая селективность может оказаться весьма полезной при лечении гиперкалемии, дисфункции организма, вызванной избытком ионов калия в крови.

В настоящее время новый полимер уже проходит испытания in vivo, однако он уже сейчас может использоваться для очистки воды с помощью обессоливания, для удаления фосфат-ионов из воды, а также для извлечения катионов трансурановых металлов из радиоактивных отходов.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200803970

метки статьи: #аналитическая химия, #медицинская химия, #химия полимеров