Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Получение и исследование новых медь-селективных производных хитозана

Ключевые слова:  cорбенты, ионы тяжелых металлов, конкурс тем, очистка сточных вод, учителю, хитозан

Автор(ы):  Березин Александр Сергеевич

09 января 2012

Название: Получение и исследование новых медь-селективных производных хитозана

Основной предмет (школа): химия, биология

Область знания (ВУЗ): органическая химия, аналитическая химия, физическая

Актуальность: Целый ряд направлений использования биополимера хитозана и его производных основан на способности этого полимера образовывать комплексы с различными ионами металлов. Гидрофильная природа этого полисахарида, наличие большого количества свободных аминогрупп, гибкая структура полимерной цепи, позволяющая принимать подходящую конформацию при взаимодействии с ионами металлов, – все эти факторы создают весомые преимущества при использовании его в процессах комплексообразования и сорбции. Наряду с этим, одним из наиболее существенных недостатков нативного хитозана остается его нерастворимость в нейтральной и щелочной средах, в условиях которых происходит большинство биохимических и технологических процессов. Расширение диапазона рН применения биополимера возможно благодаря химической модификации, которая, в свою очередь, приводит к изменению комплексообразующих и других физико-химических характеристик.

Известно, что ароматические производные β-аланина (ADP) проявляют исключительную избирательность к ионам Cu2+, которая обусловлена совокупностью энергетических и пространственных факторов, ведущих к понижению устойчивости комплексов с ионами металлов с одновременным увеличением дифференцирующей способности по отношению к ионам Cu2+. Таким образом, можно ожидать, что введение ADP в структуру хитозана приведет, с одной стороны, к приобретению полимером свойств полиамфолита (и увеличению растворимости в нейтральной и щелочной среде), а с другой стороны, к увеличению избирательности комплексообразования с ионами Cu2+. Настоящий проект посвящен синтезу производных хитозана, содержащих в своей структуре ADP (ADP-хитозаны) и исследованию их сорбционных характеристик по отношению к ионам тяжелых металлов. Новые сорбенты на основе хитозана позволят разработать экспрессные методы количественного определения ионов Cu2+ в объектах окружающей среды и продуктах питания.

Новизна: Впервые будут разработаны удобные и легкодоступные методы получения новых медь-селективных полимеров на основе хитозана, обладающие высокой сорбционной емкостью и избирательностью комплексообразования с ионами Cu2+. Впервые будут разработаны методы количественного определения содержания Cu2+ в объектах окружающей среды (вода, сок) с использованием новых сорбентов.

Цель: Синтез и исследование сорбционных характеристик новых производных хитозана, содержащих в структуре фрагменты функционально-аналитических групп - ароматические производные β-аланина. Разработка методов определения содержания Cu2+ в объектах окружающей среды и продуктах питания (вода, сок) с использованием новых сорбентов.

  • Разработка методов иммобилизации функционально-аналитических групп - ароматических производных β-аланина в структуру биополимера хитозана.
  • Поиск условий реакций, которые не вызывали бы деструкции или сшивания полимера и приводили к единственному типу связи низкомолекулярного реагента с полимерной матрицей.
  • Исследование влияния условий проведения реакций (мольное соотношение реагентов, растворитель, pH реакционной массы и др.) на степень замещения полученных производных и кинетику процессов.
  • Оптимизация методов выделения и очистки новых лекарственных биополимеров.
  • Идентификация новых биополимеров методами элементного анализа, ЯМР, ИК, УФ-спектроскопии.
  • Изучение сорбционных характеристик новых биополимеров.
  • Разработка методов количественного определения Cu2+ в объектах окружающей среды (вода, сок) с использованием новых сорбентов.

Материалы: Хитозан, ряд ароматических производных β-аланина, дистиллированная вода, активаторы функциональных групп (дициклогексикарбодиимид, N-гидроксисукцинимид), катализаторы, проточная вода, сок

Экспериментальные подходы: Модификация полимерной цепи хитозана ароматическими производными β-аланина с использованием методов активированных эфиров и карбодиимидной активации. Изучение структуры новых медь-селективных полимеров (ЯМР, ИК, УФ - спектроскопия, элементный анализ). Разработка методов количественного определения содержания Cu2+ в объектах окружающей среды (вода, сок) с использованием новых сорбентов.

Навыки, получаемые школьниками в ходе выполнения проекта: освоение простейших методов синтеза полимеров (двухстадийный синтез), ознакомление с основными методами идентификации макромолекул (ЯМР, ИК, УФ, элементный анализ), ознакомление с методами изучения физико-химических свойств высокомолекулярных соединений

Предшествующий материал по школьной программе: школьный курс органической химии (разделы высокомолекулярные соединения, вода и ее свойства, металлы и их биологическая активность, очистка промышленных вод).

Роль учителя: общая организация процесса обучения, неспецифическая литература.

Роль тьютора: общее руководство проектом, обеспечение реактивами и специальной
литературой, обучение работе на современном оборудовании химических лабораторий, самостоятельное проведение некоторых сложных анализов (съемка ЯМР спектров) в присутствии школьников, обсуждение результатов.

Техника безопасности: стандартная техника безопасности работы в химической и биологической лаборатории.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Пёстрая лента
Пёстрая лента

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

I МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ
14-15 октября 2019 года состоится школа - конференция молодых ученых - I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019).

Золото России на Международной Химической Олимпиаде
30 июля в Париже завершилась 51-я Международная химическая олимпиада. Она была рекордной по числу участников - 309 школьников из более, чем 80 стран. Олимпиада прошла под девизом "Двигаем науку вместе" ("Make the science together"). Сборная России на олимпиаде завоевала 4 золотые медали и в медальном зачете поделила 1-2 место с командой Кореи. Победителями стали Михаил Матвеев (Вологда) и три москвича - Даниил Бардонов, Алексей Шишкин и Никита Чернов.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.