Коралловые рифы, кажется, не могут передохнуть. Мало того, что повышение температуры наносит ущерб окружающей среде, но и новые данные свидетельствуют о том, что определенный солнцезащитный компонент во многих лосьонах, который может помочь защитить людей от развития рака кожи, является убийцей кораллов. Теперь исследователи разработали биоразлагаемые шарики, которые могут впитывать солнцезащитный ингредиент, оксибензон, как жаждущая морская губка. Они надеются использовать агент для очистки морской воды на пляжах.
Исследователи представляют свою работу сегодня на 254-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).
«Обесцвечивание кораллов оксибензоном - сложная проблема, но не невозможная», - говорит Феликс Р. Роман, доктор философии. «Наши наночастицы магнетита являются магнитными, и мы можем сделать их специфичными для конкретного загрязнителя - в данном случае оксибензона - путем изменения химии поверхности этих частиц. Но вы не хотите выбрасывать свободные наночастицы в окружающую среду, поэтому мы инкапсулируем их. в экологически чистой и дешевой матрице. Идея в том, что если вы бросите его в воду, вы сможете вытащить его с помощью магнита». Он говорит, что, контролируя соотношение альгинат/хитозан, они могут заставить эти магнитные нанобиокомпозиты плавать или тонуть для дополнительной гибкости в удалении загрязняющих веществ.
Матрица бусинок состоит из материалов, знакомых океану: альгината, который получают из водорослей, и хитозана, который является продуктом жизнедеятельности рыб. Внутри этой желеобразной матрицы находятся магнитные наночастицы. Магнитное ядро наночастиц изготовлено из оксида железа и покрыто олеатом натрия. Чтобы разработать стратегию увеличения сродства наночастиц к оксибензону, исследователи из Университета Пуэрто-Рико в Маягуэсе проанализировали химические свойства молекулы. «Оксибензон растворим в воде и способен образовывать водородные связи, поэтому он будет хорошо взаимодействовать с функциональными гидроксильными группами», - говорит Роман. «Поэтому мы хотели увеличить количество гидроксильных функциональных групп на поверхности наночастицы». Для этого исследователи окислили олеат натрия.
Затем началось самое интересное: исследователи отправились на местный пляж, чтобы протестировать бусины. Студентка бакалавриата в лаборатории Романа, Ана Запата, намазалась солнцезащитным кремом, содержащим оксибензон, и шагнула в океан. «Вы могли видеть, как солнцезащитный крем просачивается в воду, поэтому я собрала эту воду для анализа в лаборатории», - говорит она. Там Запата провел хроматографические эксперименты с образцом и обнаружил концентрацию оксибензона 1,3 части на миллион (млн) в течение 10 минут после воздействия.«Это очень много», - говорит она, потому что концентрации всего лишь частей на миллиард может быть достаточно, чтобы негативно повлиять на кораллы.
Далее исследователи добавили в образец свои шарики. «Мы собрали образцы морской воды и добавили в них оксибензон в концентрации 30 частей на миллион, и в течение часа мы удалили 95 процентов соединения», - говорит Роман. «Это довольно быстрый процесс». Контрольные эксперименты не показали изменений концентрации оксибензона в отсутствие шариков.
В своей следующей серии экспериментов команда Романа, в которую также входят аспирант Виктор Фернандес, студентка бакалавриата Габриэла Круэт и соавтор Оскар Пералес-Перес, отправится в бассейн с соленой водой. Группа намерена заставить группу добровольцев намазать себя кремом для загара и немного поплавать. Затем исследователи добавят шарики и посмотрят, сколько времени потребуется, чтобы удалить оксибензон из бассейна. «Возможно, нам придется провести эксперимент несколько раз с разным количеством бусин», - говорит Роман. Он добавляет, что когда-нибудь в будущем люди, вероятно, будут тащить на лодке сеть, полную этих магнитных нанобиокомпозитных шариков, чтобы помочь удалить целевые загрязняющие вещества, особенно в районах вблизи уязвимых коралловых рифов.
Видео: