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

 

Красота материалов
Красота материалов

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

В России стартовал самый масштабный научно-популярный фестиваль
РГ: В МГУ дан старт самому масштабному научно-популярному событию в мире - Всероссийскому фестивалю NAUKA 0+. В программе - свыше 10 000 мероприятий: лекции нобелевских лауреатов, вебинары и мастер-классы, виртуальные лабораторные, научные шоу, интерактивные выставки, телемосты с CERN, Международной космической станцией и российской антарктической станцией "Восток", дискуссии о будущем человечества, показы научных фильмов, соревнования роботов, научные бои Science Slam, квизы и квесты, а также первый Виртуальный гипермузей науки.

Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома
РИА Новости: Нобелевскую премию по химии за 2020 год получили Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна, разработавшие технологию редактирования генома.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.