Химическое оружие под замком

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2016, №6)

Британские ученые создали супрамолекулярные клетки, которые могут улавливать молекулы, похожие на фосфорорганические отравляющие вещества. Распознавание нужной молекулы и ее захват в ловушку происходят с помощью гидрофобного эффекта («Chemical Communications», 2016, 52, 6225—6228, doi: 10.1039/c6cc02021f).

К сожалению, фосфорорганические отравляющие вещества (например, зарин и зоман), угнетающие холинэстеразу и нарушающие взаимодействие нервных клеток, сегодня можно получить не только в производственных, но и в кустарных условиях. Вот почему необходимо разрабатывать способы обнаружения и разрушения этих опасных веществ. Исследователи из группы Майка Уорда (университет Шеффилда) пытаются решить эту проблему с помощью самоорганизующихся супрамолекулярных клеток — больших полых молекулярных структур, способных выступать в качестве «хозяев» для низкомолекулярных «гостей». Сегодня получено большое количество молекулярных клеток различной структуры и природы, однако Уорд с коллегами впервые создали супрамолекулярные структуры, которые могут инкапсулировать алкилфосфонаты. Модельные соединения, применявшиеся в исследовании, имели примерно такое же строение, что и боевые отравляющие вещества, но были менее опасны для холинэстеразы и соответственно здоровья экспериментаторов.

В вершинах синтезированных клеток-хозяев находятся ионы кобальта или кадмия, грани клеток сформированы из бис(пиразолилпиридиновых) лигандов. В воде гидрофобные взаимодействия способствуют возникновению связей между супрамолекулярной клеткой и фосфонатом, потому что внутренняя поверхность клетки содержит фрагменты CH и эти липофильные фрагменты охотно связываются с фосфонатом (который также гидрофобен). Исследователи обнаружили, что увеличение объема алкильных заместителей, входящих в состав строительных блоков, увеличивает прочность связывания фосфоната с хозяином, хотя фосфорорганические вещества заходят в клетку и остаются там, независимо от строения и размера углеводородных заместителей. Дополнительный энергетический выигрыш в образовании комплекса гость-хозяин достигается еще и тем, что опасный гость, попадая в клетку, вытесняет из ее полости две молекулы воды, которые образуют димер, связываясь друг с другом посредством водородной связи.


s20160612 chem weapon.jpg

Вещество, моделирующее зарин (О,О-диметилметилфосфонат), находится в супрамолекулярной клетке и частично гасит ее флуоресценцию


Еще одно преимущество новой системы, запирающей фосфонаты в том, что за всем процессом можно легко наблюдать: клетка-хозяин обладает люминесцентными свойствами, однако при внедрении в клетку фосфорсодержащего гостя интенсивность люминесценции ослабевает. В перспективе исследователи планируют сделать так, чтобы система не только захватывала опасные вещества, но и сама превращала их в менее ядовитые (возможно, для этого придется добавить катализатор). Тогда это будет принципиально новый способ разрушения химического оружия.

123

Разные разности

10.01.2020 14:00:00

...астрономы беспокоятся, что многочисленные спутники связи, которые собирается запустить SpaceX и другие компании, помешают наблюдениям Вселенной...

...в эмбрион мыши пересадили донорские стволовые клетки, из которых у взрослой мыши сформировались полноценные легкие...

...зарождению современной европейской цивилизации непреднамеренно способствовала христианская церковь, введя запрет на близкородственные браки...


>>
25.12.2019 18:00:00

Оказывается, из облаков межзвездного и межгалактического газа может идти звездный снег. К такому выводу неожиданно пришли астрофизики из Гонконгского университета.

>>
24.12.2019 17:00:00

Казалось бы, что общего между Октоберфестом и эмиссией метана? Однако исследователи из Технического университета Мюнхена проанализировали экологические последствия фестиваля и оценили выброс природного газа за 16 дней празднований в 201 тыс. литров.

>>
03.12.2019 18:00:00

...43 астронома из восьми стран описали характеристики межзвездной кометы 2I/Borisov, открытой астрономом-любителем Геннадием Борисовым...

...анализ воздуха из антарктических ледяных кернов возрастом до 1,5–2 млн лет показывает, что увеличение длительности ледниковых циклов в последний миллион лет не было вызвано длительным снижением содержания СО2 в атмосфере...

...полностью парализованный человек с электродами, вживленными в мозг, с помощью искусственного интеллекта может управлять воображаемым карандашом...

>>
02.12.2019 18:00:00

Исследователи из Дании, Австралии и США открыли необычную особенность половой жизни пчел: после спаривания с трутнем зрение матки может катастрофически ухудшиться

>>