Впервые в стране исследователи Южно-Уральского госуниверситета применили в составе электрохимического катализатора иерархический оксид цинка, полученный с применением пенообразователя на основе растительного сахара. Новый удешевленный оксид цинка применим для контроля концентрации лекарственных препаратов в лабораторных анализах и сточных водах.
«Иерархически структурированные материалы – это организованные материалы, которые состоят из регулярных строительных блоков, в различных масштабах, – уточнила инженер кафедры экологии и химической технологии ЮУрГУ Екатерина Булатова. – Мы получили микросферы оксида цинка, которые имеют трехуровневую иерархию. Иерархические структуры имеют более высокую удельную поверхность, а потому привлекательны для проведения фотокатализа (ускорения химической реакции при помощи света) и для сенсорных лабораторных тестов».
Для структурирования оксида цинка разработчики ЮУрГУ впервые в России применили коммерчески доступное поверхностно-активное вещество (ПАВ) – октилдецилглюкозид, который синтезируется из возобновляемого растительного сырья (кукуруза, картофель и зерно) и включает в основу природные сахара и жирные спирты. Компонент отличается экологической безопасностью, быстрой биоразлагаемостью и дешевизной. Применяется широко в косметических и моющих средствах.
Полученный иерархически структурированный оксид цинка, модифицированный наночастицами золота, челябинские ученые успешно адаптировали в качестве электроактивной добавки для электрохимических сенсоров. Исследователи создали соединение, чувствительное к нимесулиду. Согласно лабораторным экспериментам, такой сенсор с высокой точностью обнаруживает и измеряет концентрацию лекарственного препарата как в водных растворах, так и в биологических жидкостях, что важно для своевременной корректировки лечения пациентов.
«Электрохимические методы измерений сейчас набирают популярность, поскольку это быстрый метод, более дешевый и также является высокочувствительным, – говорит Екатерина Булатова. – По сравнению, к примеру, с широко распространенной высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЖХ), которая используется в медицине для обнаружения как раз-таки нимесулида и других соединений в лабораторных анализах, наш метод отличается сниженной в десятки раз стоимостью, отсутствием необходимости специальной лабораторной подготовки и сокращением времени исследования с нескольких часов до одной минуты».
Помимо медицины модифицированный оксид цинка применим для исследования сточных вод на содержание нимесулида. Контроль содержания этого вещества в любых жидкостях является обязательным, утверждают ученые. Нимесулид является стойким загрязнителем и рост его концентрации в водных объектах негативно влияет на состояние окружающей среды.
Оксид цинка с иерархической структурой, полученный с применением ПАВ на основе сахара, представляет большой интерес для электрохимического определения различных веществ в жидких средах, в том числе биологически активных.
Екатерина Больных