Нові наночастинки дозволяють швидко і просто очистити середовище від забруднюючих речовин.
Хімічні забруднювачі часто виявляються важкоуловимими і важкоунищуваними - молекули багатьох пестицидів і, наприклад, бісфенолу А, що використовується у виробництві пластмас, в звичайних умовах досить стійкі до розкладання, так що очищення вод і ґрунтів від таких речовин стає вельми недешевим і довгою справою: адже тут потрібно якось виловити забруднювачі з середовища, щоб потім знищити їх спеціальними методами.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту створили особливі наночастинки, які можуть досить спростити боротьбу з такими забруднювачами. Фердинанд Брандл (Ferdinand Brandl), Ніколя Бертран (Nicolas Bertrand) і їхні колеги синтезували полімерну речовину з поліетиленгліколю і поліактової кислоти - перший входить до складу очних крапель, зубних паст, слабких засобів тощо, і, отже, нешкідливий, а друга служить одним з основних компонентів біорозкладного пластику. Наночастинки з такого полімеру складаються з гідрофобного ядра і гідрофільної оболонки; завдяки молекулярним силам гідрофобні забруднювачі, намагаючись дістатися до внутрішнього шару наночастинки, будуть прилипати до її поверхні.
Але в такому вигляді забруднювач так і буде перебувати в розчині, нехай і прилипнувши до наночастинок. Фокус же в тому, що полімер, з якого зроблені частинки, руйнується під дією ультрафіолету так, що гідрофільна оболонка зникає, а гідрофобне ядро розгортається, «вибухає» - його більше не стабілізує гідрофільна оболонка, яка завдяки взаємодії з водою утримувала внутрішності частинки в компактному стані. Розгорнуті частинки з налиплими молекулами забруднювача злипаються один з одним, і в результаті виходить досить великий надмолекулярний агрегат. Тільки на відміну від окремих шкідливих молекул і окремих частинок такі агрегати легко зібрати: їх можна осадити центрифугуванням або, наприклад, просто відфільтрувати.
У статті в Nature Communications автори пишуть, що за допомогою таких наночастинок їм вдалося очистити розчини, що містять фталати і бісфенол А, які втручаються в шляхи гормональних сигналів; також частинки виявилися ефективними при очищенні ґрунту від ароматичних поліциклічних вуглеводнів, які утворюються при неповному спалюванні різних видів палива і які, як відомо, можуть бути сильним канцерогенами. Назад у наночастинку полімер, що розгорнувся, скластися не може, а якщо з якоїсь причини полімерний мікрокомок не осяде і не відфільтрується, то, зроблений з біорозкладного матеріалу, з часом зруйнується сам, тобто ніякого додавального забруднення не буде.
Величезний плюс методу - в його простоті: речовина наночастинок синтезується при кімнатній температурі, модифікувати їх ніяк не треба (речовини з розчину вони вихоплюють неспецифічно і годяться для будь-яких гідрофобних хімікатів), очищення відбувається без складних багатоступеневих процедур.
Крім того, досить велике співвідношення площі поверхні до обсягу дозволяє на невелику кількість наночастинок зловити багато шкідливих молекул. За початковою думкою авторів роботи, такі частинки повинні були доставляти ліки до ракових клітин, однак каменем спотикання стала необхідність ультрафіолету, який, по-перше, погано проходить крізь шкіру, по-друге, пошкоджує ДНК в тих клітинах, в тому числі і здорових, до яких він все-таки дійшов.
І все ж метод може знайти застосування не тільки в очищенні навколишнього середовища від забруднювачів, але і в медицині, фармакології, аналітичної хімії і навіть у харчовій промисловості: наприклад, за допомогою наночастинок, що розгортаються і злипаються, можна видаляти кофеїн при приготуванні декофеїнізованої кави.