Ученые ПНИПУ создали новый биосорбент из водорослей для изготовления лекарств
Сегодня в список наиболее опасных для здоровья металлов-токсикантов входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк, хром и радиоактивные элементы. Например, радиоцезий – один из самых вредных изотопов. Период его полураспада — более 30 лет. Поэтому уровень радиации после аварий на атомных станциях сохраняется надолго.
Науке уже известные различные виды неорганических сорбентов для очистки вод от радионуклидов и тяжелых металлов. Гораздо интереснее, что аналогичная способность поглощать опасные вещества имеют некоторые растения и низшие морские животные. В будущем они могут использоваться для создания более полезного для окружающей среды очищающего материала.
Команда молодых исследователей из Пермского Политеха попыталась изготовить экологически чистый биосорбент из бурых водорослей и выяснила, что они вполне пригодны для этой задачи. Морские водоросли содержат множество активных групп, способных связывать ионы металлов, тем самым очищая среду от радиоактивных элементов.
Ученые изучили химический состав и сорбционную емкость трех видов водорослей рода Cystoseira из Черного моря - Cystoseira crinita, Cystoseira erica и Cystosеira barbata. Последующая оценка показала, что наилучшей способностью поглощать ионы цезия в статических и динамических условиях обладают водоросли вида barbata. Происходит это за счет их особой структуры: морские водоросли содержат поры, размеры которых соотносимы с размерами ионов цезия.
«В ходе эксперимента в ионообменную колонку, заполненную сорбентом, мы пропускали раствор нитрата цезия. На выходе из колонки раствор анализировали на содержание металла. В результате, только в случае использования морских водорослей вида Cystosеira barbata происходило максимальное поглощение ионов цезия. Значение адсорбции более чем в 1,5 раза превышало значение адсорбционной емкости вида Cystoseira crinita», – рассказывает студентка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Екатерина Сбитнева
Изучение селективности (избирательности) водорослей по отношению к ионам цезия в растворах необходимо, так как радиоактивные водные растворы с его содержанием имеют сложный состав – в них большое количество ионов натрия и калия.
«При изучении влияния конкурирующих ионов мы установили, что их наличие препятствует сорбции ионов цезия. При концентрации натрия в растворе выше концентрации цезия в 100 раз, степень его извлечения падает от 1,4 до 3,3 раза на различных типах биосорбента. В присутствии калия показатели падают еще больше, но все же наибольшей селективностью обладает биосорбент на основе водорослей вида Cystosеira barbata», – объясняет кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Лариса Пан.
Бурые водоросли содержат активные группы органических соединений, которые поглощают из раствора одно- и двухвалентные металлы. Применять это свойство возможно для сорбентов, используемых при комплексной очистке вод, загрязненных тяжелыми металлами и радионуклидами.
Политехники считают открытие перспективным. Бурые водоросли — это нетоксичное, недорогое и доступное сырье для получения экологически чистых сорбентов, которые можно также применять в качестве лекарственных препаратов для извлечения тяжелых металлов и радионуклидов из организма человека и животных.