Самые интересные открытия ученых за третью неделю апреля

Новое вещество, перспективное для производства лекарств; комплексная технология переработки микроводорослей в компоненты для косметики; композитные наноматериалы на основе углерода и палладия с улучшенными электрохимическими свойствами — об этих и других важных достижениях российских ученых по версии Минобрнауки РФ, Российского научного фонда и РАН читайте в материале.

Химики синтезировали вещество, перспективное для производства новых лекарств

Ученые СамГТУ и Волгоградского государственного медицинского университета синтезировали новое вещество, перспективное для производства лекарств. Это соединение адамантанового ряда, которое содержит фрагмент гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). Оно обладает выраженным транквилизаторным и антидепрессивным действием.

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) в организме выполняет функцию нейромедиатора, регулируя механизмы возбуждения и торможения. При лечении депрессии, тревоги или других расстройств используют препараты, которые воздействуют именно на ГАМК.

«Проблема на пути к получению новых препаратов для лечения заболеваний нервной системы — недостаток удобных методов синтеза гамма-аминомасляных кислот со структурными особенностями, которые могут придавать определенные биологические свойства. И наша основная задача в рамках проекта — поиск и разработка методов синтеза новых молекул с фрагментом ГАМК, потенциально применимых как лекарственные препараты. Это необходимо для расширения библиотеки таких лекарственных кандидатов. Препараты такого строения могут быть использованы в терапии нейродегенеративных заболеваний, например, болезней Альцгеймера и Паркинсона», — отметила одна из участников исследования, ассистент кафедры «Органическая химия» СамГТУ Кристина Храповицкая.

Ученые планируют разработать подходы к синтезу веществ с фрагментом ГАМК, используя в качестве стартовых субстратов различные молекулы с фрагментом адамантана (химическое соединение, в молекуле которого пространственное расположение атомов углерода подобно кристаллической решетке алмаза) и терпеноиды (природные соединения растительного происхождения).

Исследования показали, что поведение ансамбля двух удаленных в пространстве и даже слабо взаимодействующих квазичастиц принципиально отличается от поведения одной аналогичной квазичастицы. Результаты численно-аналитического моделирования показали, что квазичастицы формируют пространственные паттерны, которые перемещаются по траекториям, связанным с динамикой системы классических частиц с переменными «массами».

По мнению ученых, новый подход позволит более точно моделировать поведение открытых квантовых систем и в перспективе может лечь в основу создания более эффективных лазеров, а также других современных технических систем, таких как квантовые приемники радиоволн и квантовые компьютеры.

Микроводоросли могут стать источником сахарозаменителя и компонентов для косметики

Специалисты ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» разработали комплексную технологию получения и переработки биомассы микроводорослей в компоненты для косметической и пищевой промышленности. С ее помощью можно выращивать определенные штаммы водорослей с необходимыми содержаниями белков и углеводов и определять оптимальные условия их переработки.

Ученые решили сосредоточиться на двух продуктах — компонентах для косметической индустрии и производстве сорбитола, который используют не только как сахарозаменитель, но как стабилизатор в пищевой промышленности. Для этого биомассу водорослей выращивают с достаточным содержанием белков и углеводов, в частности, определяют оптимальные условия их синтеза и ищут эффективные подходы для переработки.

«В косметике используют белковые углеводные гидролизаты из водорослей, которые обладают антиоксидантным действием. Их добавляют в косметику наружного применения, средства по уходу за кожей. В случае с сорбитолом необходима биомасса с высоким содержанием углеводов», — рассказал ведущий научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, руководитель проекта кандидат химических наук Николай Громов.

Для производства гидролизатов используют два способа — высокотемпературную водную обработку в автоклаве и каталитическую обработку. Исследователи сконцентрировались на разработке эффективных катализаторов для второго способа. Каталитическая обработка разрушает структуру клетки и высвобождает белковые соединения: они идут в косметическую область, а оставшиеся углеводы — в пищепром.

Наноматериалы с палладием и углеродом откроют новые возможности для электрохимических технологий

Красноярские ученые получили композитные наноматериалы на основе углерода и палладия с улучшенными электрохимическими свойствами. Полученные композиты позволят значительно повысить эффективность электрохимических процессов и откроют новые возможности для разработки высокопроизводительных материалов и технологий в области энергетики.

Сотрудники институтов Красноярского научного центра СО РАН подобрали параметры для синтеза и сделали новые наноразмерные композиты на основе углерода и палладия. Разработанные нанокомпозиты обладают улучшенной электрохимической активностью и могут значительно повысить эффективность и скорость процессов в электрохимических устройствах.

«Создание композитных материалов необходимо для того, чтобы использовать преимущества каждого типа материала и минимизировать их недостатки. Наше исследование направлено на развитие методов получения порошковых нанокомпозитных материалов в плазме низкочастотного дугового разряда на основе углерода, палладия и его оксидов, способных ускорять электрохимические реакции. Подобранные параметры плазмы дугового разряда позволили синтезировать композитный наноматериал, представляющий собой порошок с частицами палладия, распределенными в частицах углерода. Плазмохимический синтез, использованный в этом исследовании, также открывает новые горизонты в производстве наноматериалов, сочетая высокую активность и стабильность. Результаты могут стать важным шагом в разработке новых материалов для электродов, более эффективных и устойчивых систем хранения и преобразования энергии, и других технологий, где критически важны высокая электрохимическая активность», — рассказал Григорий Чурилов, доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией аналитических методов исследования вещества Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН.

В Институте физики Земли РАН создали эффективный метод поиска разогретых участков пород, которые могут стать источниками для развития петротермальной энергетики — когда тепло недр Земли используют для отопления или выработки энергии. Вместо дорогостоящего бурения ученые предложили использовать магнитотеллурическое (электромагнитное) зондирование в сочетании с 3D-моделированием.

Таким образом можно получить сведения о наличии петротермальных источников с поверхности Земли и разрабатывать только перспективные участки. В будущем петротермальные ресурсы могут заменить ископаемое топливо.

Чтобы найти и оценить участки, где возможна разработка петротермальных источников, специалистам достаточно измерить естественное электромагнитное поле на поверхности Земли. По результатам 2D/3Dэлектромагнитного зондирования и другой имеющейся информации строятся модели температуры и проницаемости пород. На их основе программная нейросеть формирует «паспорт» конкретного участка недр, который может служить базой для оценки возможных петротермальных ресурсов и принятия решения о месте и глубине бурения. Предложенный подход значительно снизит стоимость разведки петротермальных ресурсов, а также нагрузку на окружающую среду, возникающую в ходе таких работ, уверены ученые.

Создан простой и безопасный способ хранения газа

Казанские ученые в сотрудничестве с коллегами из Ирана и Китая разработали простой и безопасный способ хранения газа — в виде твердых кристаллических соединений газогидратов. Разработка может быть применена для безопасной и «зеленой» транспортировки метана, который используется в качестве бытового газа, промышленного сырья и рассматривается как потенциальное топливо будущего.

Ученые разработали новое поверхностно-активное вещество — биосурфактант — на основе гидроксилированного олеата (соли органической кислоты, в которую добавили гидроксильную группу), позволяющее эффективно формировать стабильные гидраты метана.

Для создания биосурфактантов исследователи использовали экологически безопасные и недорогие исходные материалы — касторовое масло и олеиновую кислоту. Такой метод образования гидратов метана не будет оказывать негативное воздействие на окружающую среду в отличие от применения широко используемых для этой же цели синтетических поверхностно-активных веществ, например токсичного додецилсульфата натрия.

Хранение метана в форме гидрата снижает риск утечек. Это критически важно для предотвращения выбросов парниковых газов в атмосферу, которые способствуют глобальному изменению климата. Исследование поможет усовершенствовать и масштабировать технологии хранения метана, сделав их более экологически устойчивыми и эффективными, подчеркнул руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов Казанского (Приволжского) федерального университета Абдолреза Фархадиан.