Фуллереновые чудеса

Все новые и новые химики пытаются найти достойное применение красивым конструкциям, получаемым на основе углеродных сфер. И некоторым это удается.

Фуллерен лечит СПИД?

В настоящее время на основе производных фуллеренов весьма активно разрабатывают различные медицинские препараты. В частности, большие надежды связаны с возможностью найти лекарство от СПИДа. Его вирус весьма изменчив, но в одном нам повезло: важнейший белок, ответственный за проникновение вируса в кровяные клетки — ВИЧ1-протеаза, — имеет сферическую полость диаметром 10 А, форма которой остается по стоянной при всех мутациях. Такой размер почти совпадает с диаметром молекулы фуллерена! Об этом написал один из студентов американскому профессору Ф.Вудлу в том самом незабываемом для химии фуллеренов 1993 году. Профессор пригласил студента работать к себе в лабораторию, и вскоре вышла их статья, в которой они доказали, что производные фуллеренов действительно ингибируют ВИЧ-1-протеазу. С тех пор были проведены сотни экспериментов, много разных производных фуллерена были синтезированы. Но самым перспективным оказалось лишь одно из них. Оно растворимо в воде и впол не успешно «затыкает» активный центр ВИЧ-протеазы (рис. 1), без которой невозможно образование новой вирусной частицы. Сейчас это вещество проходит последнюю стадию клинических испытаний.

1. Метанофуллерен такого строения (а) отлично помещается в полость протеазы ВИЧ (б) и не дает ей работать

Более того, различные производные фуллеренов показали себя эффективными средствами для лечения онкологических заболеваний и бактериальных инфекций.

Материал третьего тысячелетия

Некоторые производные фуллеренов оказались уникальными материалами, на основе которых были созданы так называемые пластиковые солнечные батареи. Активный слой батареи — смесь производного фуллерена (рис. 2) и проводящих полимеров (политиофенов, полифениленвиниленов). В этих полимерах все двойные связи сопряжены и образуют нанопровода, по которым легко переносится заряд. Принцип работы батарей так же прост: при облучении видимым светом электрон с полимера (это донор) переносится на фуллерен. Дальше электрон мигрирует по соседним фуллереновым шарикам, стремясь к алюминиевому аноду. А положительные заряды (так называемые дырки) бегут по цепи полимера к прозрачному катоду — тонкому слою оксида индия-олова, нанесенному на полимерную подложку.

2. Подобное соединение фуллерена когда-нибудь поможет создавать солнечные батареи из углерода

Процесс производства батарей несложен. Устройство, напоминающее струйный принтер, заряжают картриджами с раствором производного фуллерена и полимера. Вместо бумаги в принтер вставляют полимерную пленку с проводящим слоем и запускают печать. Далее поверх напечатанной солнечной батареи похожим методом наносят алюминиевый анод.

Готовое изделие представляет собой пленку, которую можно скатывать в рулоны, придавать ей нужный цвет, форму и даже разрезать. Такой материал уже начинают использовать для облицовки стен зданий, производственных корпусов и крыш. Возникает вопрос: ведь производные фуллерена дороги? Да, дороги. Но толщина наносимого слоя составляет полсотни нанометров, а, значит, одного грамма производного фуллерена хватает на сотни квадратных метров пленки.