В США процессы молекулярной сепарации ежегодно потребляют 15% национальной энергии, выбрасывают 100 миллионов тонн углекислого газа и обходятся в 4 миллиарда долларов. Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв совершили важное открытие, способное значительно оптимизировать этот процесс.
Команда ученых под руководством Лидии Кисли, доцента физики и химии имени Эмброуза Свейси, обнаружила серьезные недостатки в работе современных пористых материалов для молекулярной сепарации. Исследование показало, что избыточный полимер блокирует поры материалов, из-за чего растворы диффундируют только по внешним краям, оставляя центральные области неиспользованными.
Для визуализации молекулярной динамики на наноуровне исследователи применили однофотонную флуоресцентную микроскопию. Используя синий лазер, они заставили молекулы флуоресцировать красным цветом, что позволило детально изучить процесс сепарации.
Тестирование материалов выявило существенное расхождение между заявленными характеристиками и реальной эффективностью. Хотя образцы соответствовали промышленным спецификациям, в реальных условиях разделения избыточная целлюлоза блокировала поры. Удаление лишнего материала с помощью растворителя значительно улучшило потенциал разделения.
В исследовании участвовали профессор Бурджу Гуркан, доцент Кристин Дюваль, постдокторант Мухаммад Зишан, аспирант Рикардо Монге Нерия и доцент Оберлинского колледжа Рэйчел Сейлор. Работа проводилась на базе Инженерной школы Кейса и Центра анализа поверхности материалов Свагелок.
Открытие имеет особое значение для фармацевтической промышленности, где 50% затрат на разработку новых лекарств приходится на молекулярную сепарацию. Каждое вещество требует от 10 до 20 процессов разделения, поэтому оптимизация этого этапа может существенно ускорить и удешевить создание новых препаратов.
Новый метод позволяет отказаться от метода проб и ошибок, делая процесс молекулярной сепарации более эффективным и предсказуемым. Это открывает перспективы значительного сокращения временных и финансовых затрат в фармацевтической и химической промышленности.
Изображение носит иллюстративный характер
Команда ученых под руководством Лидии Кисли, доцента физики и химии имени Эмброуза Свейси, обнаружила серьезные недостатки в работе современных пористых материалов для молекулярной сепарации. Исследование показало, что избыточный полимер блокирует поры материалов, из-за чего растворы диффундируют только по внешним краям, оставляя центральные области неиспользованными.
Для визуализации молекулярной динамики на наноуровне исследователи применили однофотонную флуоресцентную микроскопию. Используя синий лазер, они заставили молекулы флуоресцировать красным цветом, что позволило детально изучить процесс сепарации.
Тестирование материалов выявило существенное расхождение между заявленными характеристиками и реальной эффективностью. Хотя образцы соответствовали промышленным спецификациям, в реальных условиях разделения избыточная целлюлоза блокировала поры. Удаление лишнего материала с помощью растворителя значительно улучшило потенциал разделения.
В исследовании участвовали профессор Бурджу Гуркан, доцент Кристин Дюваль, постдокторант Мухаммад Зишан, аспирант Рикардо Монге Нерия и доцент Оберлинского колледжа Рэйчел Сейлор. Работа проводилась на базе Инженерной школы Кейса и Центра анализа поверхности материалов Свагелок.
Открытие имеет особое значение для фармацевтической промышленности, где 50% затрат на разработку новых лекарств приходится на молекулярную сепарацию. Каждое вещество требует от 10 до 20 процессов разделения, поэтому оптимизация этого этапа может существенно ускорить и удешевить создание новых препаратов.
Новый метод позволяет отказаться от метода проб и ошибок, делая процесс молекулярной сепарации более эффективным и предсказуемым. Это открывает перспективы значительного сокращения временных и финансовых затрат в фармацевтической и химической промышленности.
