Органические растворители активно используются в промышленности и в лабораториях для растворения различных соединений и проведения химических реакций, например, разведения лаков и красок, очистки поверхностей и химического синтеза. Однако более 80% таких веществ опасны для окружающей среды, поэтому ученые ищут экологически чистую альтернативу. Наиболее простой и безопасный растворитель в мире — это обычная вода, но многие вещества — например, жиры, масла, керосин — нерастворимы в ней.
Чтобы использовать воду в качестве растворителя при работе с этими соединениями, используют поверхностно-активные вещества (ПАВ). Молекулы ПАВ состоят из двух частей: нерастворимой в воде, которая взаимодействует с жирами, и растворимой, которая взаимодействует с водой. Благодаря такому строению ПАВ помогают смешивать обычно невзаимодействующие вещества, например воду и масла. Поэтому ученые стремятся разработать ПАВ, которые бы имели структуру, обеспечивающую максимально быстрое и эффективное растворение в воде малорастворимых соединений, а также рассматривают способы проведения химических реакций в воде с такими малорастворимыми соединениями.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета совместно с коллегами из Института экспериментальной медицины РАН (Санкт-Петербург) синтезировали высокомолекулярные поверхностно-активные вещества — так называемые полимеризованные мицеллы. В присутствии этих полимеров можно проводить химические превращения, используя воду как единственный растворитель.
«Уникальность полученных веществ заключается в том, что они способны работать при очень низких концентрациях в сравнении с синтетическими ПАВ, которые обычно используются исследователями, работающими в этой области. Авторы доказали это, попробовав с помощью полученных ПАВ разрушить в воде два разных сложных эфира. Оказалось, что в концентрациях на 50% меньше, чем те, в которых применяют промышленные ПАВ, эффективность процесса составила 90%», — отметили в РНФ.
Кроме того, ученые определили, что полимеризованные мицеллы имеют бактерицидные свойства — они подавляют рост золотистого стафилококка. Эта опасная бактерия вызывает более 100 инфекционных заболеваний, например бронхит, менингит и пневмонию. Таким образом, полученные полимерные молекулы могут использоваться для получения новых антисептиков и веществ для обеззараживания патогенной микрофлоры в системах водоочистки и водоподготовки.
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.
