Химическое оружие под замком

А.И. Курамшин

Британские ученые создали супрамолекулярные клетки, которые могут улавливать молекулы, похожие на фосфорорганические отравляющие вещества. Распознавание нужной молекулы и ее захват в ловушку происходят с помощью гидрофобного эффекта («Chemical Communications», 2016, 52, 6225—6228, doi: 10.1039/c6cc02021f).

К сожалению, фосфорорганические отравляющие вещества (например, зарин и зоман), угнетающие холинэстеразу и нарушающие взаимодействие нервных клеток, сегодня можно получить не только в производственных, но и в кустарных условиях. Вот почему необходимо разрабатывать способы обнаружения и разрушения этих опасных веществ. Исследователи из группы Майка Уорда (университет Шеффилда) пытаются решить эту проблему с помощью самоорганизующихся супрамолекулярных клеток — больших полых молекулярных структур, способных выступать в качестве «хозяев» для низкомолекулярных «гостей». Сегодня получено большое количество молекулярных клеток различной структуры и природы, однако Уорд с коллегами впервые создали супрамолекулярные структуры, которые могут инкапсулировать алкилфосфонаты. Модельные соединения, применявшиеся в исследовании, имели примерно такое же строение, что и боевые отравляющие вещества, но были менее опасны для холинэстеразы и соответственно здоровья экспериментаторов.

В вершинах синтезированных клеток-хозяев находятся ионы кобальта или кадмия, грани клеток сформированы из бис(пиразолилпиридиновых) лигандов. В воде гидрофобные взаимодействия способствуют возникновению связей между супрамолекулярной клеткой и фосфонатом, потому что внутренняя поверхность клетки содержит фрагменты CH и эти липофильные фрагменты охотно связываются с фосфонатом (который также гидрофобен). Исследователи обнаружили, что увеличение объема алкильных заместителей, входящих в состав строительных блоков, увеличивает прочность связывания фосфоната с хозяином, хотя фосфорорганические вещества заходят в клетку и остаются там, независимо от строения и размера углеводородных заместителей. Дополнительный энергетический выигрыш в образовании комплекса гость-хозяин достигается еще и тем, что опасный гость, попадая в клетку, вытесняет из ее полости две молекулы воды, которые образуют димер, связываясь друг с другом посредством водородной связи.


s20160612 chem weapon.jpg

Вещество, моделирующее зарин (О,О-диметилметилфосфонат), находится в супрамолекулярной клетке и частично гасит ее флуоресценцию


Еще одно преимущество новой системы, запирающей фосфонаты в том, что за всем процессом можно легко наблюдать: клетка-хозяин обладает люминесцентными свойствами, однако при внедрении в клетку фосфорсодержащего гостя интенсивность люминесценции ослабевает. В перспективе исследователи планируют сделать так, чтобы система не только захватывала опасные вещества, но и сама превращала их в менее ядовитые (возможно, для этого придется добавить катализатор). Тогда это будет принципиально новый способ разрушения химического оружия.

Разные разности
Споры против полиуретана
Ученые создали биоразлагаемый материал с помощью почвенных штаммов бактерий Bacillus subtilis, способных пожирать термополиуретан. Решение очень простое — подмешать бактерии к полимерам. Причем не сами бактерии, а их споры, которые остаются...
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...