Unikátní nanomateriál má zlevnit výrobu léků. Vznikal i v Olomouci a připomíná povrch Marsu
K vývoji jedinečného nanomateriálu, který má zrychlit a zlevnit výrobu mnoha léčiv a chemikálií, výrazně přispěli také vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) při Univerzitě Palackého v Olomouci. Nová látka by mohla nahradit vzácné kovy, které jsou doposud pro tyto chemické reakce využívány.
Ve spolupráci s odborníky Vysoké školy báňské – Technické univerzity v Ostravě (VŠB-TUO) a z Leibnizova ústavu pro katalýzu v německém Rostocku se vědci z ústavu CATRIN zaměřili na šetrnou přípravu mnoha chemických látek používaných ve farmacii, zemědělství, petrochemickém či potravinářském průmyslu takzvanou hydrogenací, tedy reakcí s využitím molekulárního vodíku.
Podle autorů výzkumu bylo cílem vyvinout levný a netoxický materiál, který by dokázal přeměny organických sloučenin zlevnit a zefektivnit. V současnosti se totiž k tomuto účelu využívají zejména vzácné kovy, jako jsou platina, palladium nebo ruthenium, což průmyslovou výrobu výrazně prodražuje. Jako účinný katalyzátor slouží také nikl, který je však toxický.
Manoj Gawande z olomouckého vědeckého pracoviště CATRIN uvádí, že výzkum se zaměřil na syntézu aminů, což jsou výchozí látky nebo meziprodukty zejména při výrobě léčiv. Nový a levný katalyzátor z dílny česko-německých vědeckých institucí vznikl s využitím železa a oxidu křemičitého. „Tedy široce dostupných, netoxických a levných materiálů,“ podotkl Gawande.
Vědci nanomateriál úspěšně otestovali na více než 80 organických reakcích včetně syntézy takzvaných mastných aminů. Ty se hojně používají při výrobě zemědělských chemikálií, kosmetiky, antimikrobiálních přípravků a celé řady dalších produktů. Jejich obrat na trhu tvoří přes tři biliony amerických dolarů.
Nový nanomateriál si lze díky jeho chemickému složení a topografii představit jako povrch Marsu, jen v mnohonásobném zmenšení (Autor: Martin Pykal)
Příprava nového nanomateriálu je podle vědců levná a technologicky snadno přenositelná do průmyslového měřítka. Materiál lze použít opakovaně a je mimořádně účinný při syntéze široké škály aminů. „Díky chemickému složení a topografii si ho lze představit jako povrch Marsu, jen v mnohonásobném zmenšení. Z křemenné hmoty vyrůstají tyčovité nanočástice železa, které vytváří jakési krátery na povrchu katalyzátoru. Nanočástice železa jsou obaleny několikananometrovou slupkou oxidu železitého, která se ukazuje jako zcela klíčová pro dosažení vysoké výtěžnosti aminů. Neméně důležitá je přítomnost malého množství hliníku,“ popsal materiál Radek Zbořil, jeden z korespondujících autorů, který působí v CATRIN a VŠB-TUO. Právě vysvětlení souvislosti mezi chemickým složením katalyzátoru a jeho mimořádnou účinností podle něj bylo pro česko-německý tým největší výzvou.
„Jedná se o téměř magický nanomateriál, ve kterém všechny komponenty mají definovanou roli. Věřím, že tato společná práce může mít zásadní dopad v globální snaze o nalezení průmyslově uplatnitelného levného katalyzátoru, který by mohl nahradit doposud používané vzácné kovy a který bude fungovat také v dalších důležitých reakcích s použitím molekulárního vodíku,“ uzavřel vedoucí německého týmu a ředitel Leibnizova ústavu pro katalýzu v Rostocku Matthias Beller. Výsledky česko-německého výzkumu zveřejnil prestižní časopis Nature Catalysis.
