Söğüt Ağaçları , Atık Suları Arıtabilir mi ?

Milyonlarca litre birincil kentsel atık su, hızlı büyüyen söğüt ağaçları kullanılarak sürdürülebilir bir şekilde arıtılırken aynı zamanda yenilenebilir biyoenerji ve ‘yeşil’ kimyasallar üretilebilir.

Kanada’da her yıl altı trilyon litre belediye atık suyu kısmen arıtılıp çevreye salınırken, 150 milyar litre arıtılmamış kanalizasyon doğrudan bozulmamış yüzey sularına boşaltılıyor.

Şimdi araştırmacılar bu akışı durdurmanın bir yolunu buldular : Söğüt ağaçlarının köklerinden süzerek. Quebec’te bir plantasyonla deney yapan bilim insanları , hektar başına 30 milyon litreden fazla birincil atık suyun “biyo-rafineri” kullanılarak yıllık olarak arıtılabileceğini tahmin ediyor.

Araştırmanın baş yazarı ve doktora öğrencisi Eszter Sas, “Bu ağaçların bu kadar yüksek miktarda atık suyu nasıl tolere edip arıtabileceğini hâlâ araştırıyoruz , ancak söğütlerin karmaşık ‘fito’-kimyasal araç takımı bize heyecan verici ipuçları veriyor” dedi.

Söğüt ağaçları doğal olarak kirlenmeye karşı toleranslıdır ve kökleri kanalizasyondaki yüksek nitrojeni filtreler, aslında üretilen biyokütleyi üç katına çıkarır, bu da daha sonra fosil yakıtlara alternatif olan yenilenebilir lignoselülozik biyoyakıtlar için hasat edilebilir.

ikinci nesil biyoyakıtlar

Fosil yakıtlara bir alternatif olan bu sözde ikinci nesil biyoyakıtlar, gıda zincirindeki hammaddeler için doğrudan rekabet etmezler.

Araştırmalarında, Sas ve UdeM ve Imperial College London’dan bitki bilimciler, biyokimyacılar ve kimya mühendislerinden oluşan Kanadalı-İngiliz bir ekip, ağaçlar tarafından üretilen yeni çıkarılabilir ‘yeşil’ kimyasalları tanımlamak için gelişmiş metabolomik (kimyasal) profilleme teknolojisini kullandı.

Söğütlerin yüksek miktarlarda ürettiği salisilik aside (en çok aspirinin ana maddesi olarak bilinir) ek olarak, önemli antioksidan, antikanser, antienflamatuar ve antimikrobiyal özelliklere sahip bir dizi “yeşil” kimyasal, kanalizasyon filtrasyonu yoluyla zenginleştirildi.

Sas, “Endüklenen kimyasal bileşiklerin çoğu daha önce söğütlerde görülmese de, bazıları meyan kökü ve mangrov gibi tuza dayanıklı bitkilerde gözlendi ve güçlü antioksidanlar olduğu biliniyor” dedi.

“İlginç bir şekilde, uyarılmış kimyasalların bir kısmı tamamen tanımlanmamış . Binlerce yıldır var olan söğüt ağaçlarında bile, keşfedilmeyi bekleyen ne kadar yeni bitki kimyası olduğu şaşırtıcı” diye ekledi.

ŞAŞIRTICI DERECEDE YÜKSEK VERİM

Söğütlerin atıksu arıtımının yıllık lignoselülozik biyoyakıt ve ‘yeşil’ kimyasal verimler üzerindeki etkisine bakıldığında, Sas’ ekibi deneysel plantasyonlarını kanalizasyonla sulamanın olumsuz yansımalarını bekliyordu. Ancak, verimler gerçekten bu kadar yükseldiğinde şaşırdılar

Sas’ın UdeM’deki doktora danışmanı Frédéric Pitre, “Atıksu arıtımı gibi çevresel zorlukları ele almak için doğal çözümler kullanmanın faydalarından biri, yenilenebilir biyoenerji ve yeşil kimya gibi tamamlayıcı biyo ürünler üretebilmemizdir” dedi.

“Bu biyorafineri konsepti, yeni çevre teknolojilerinin, yüksek düzeyde yerleşik petrol bazlı fosil yakıtlar ve kimyasallar pazarlarıyla ekonomik olarak rekabet etmesine izin verirken, aynı zamanda ekosisteme devam eden insan hasarını azaltmaya yardımcı olması açısından harika görünüyor.”

Kaynak : chemeurope.com 

Orijinal Yayın : sciencedirect.com

 

Deniz Suyunu Dakikalar İçerisinde İçilebilir Hale Getirmek

DOI: 10.1016/j.memsci.2020.119028

    Dünya Sağlık Örgütü’ne göre dünya çapında yaklaşık 785 milyon insan temiz, içilebilir su kaynaklarına erişemiyor.

Yeryüzünün çok büyük bir miktarının su olmasına karşın çoğu deniz suyudur ve   tüm suların sadece %2,5 ‘ini tatlı sular oluşturur. Temiz içme suyu elde etmenin yollarından biri    deniz suyunu tuzdan arındırmaktır. Kore İnşaat Mühendisliği ve Yapı Teknolojisi Enstitü (KICT), deniz suyunu membran distilasyonu işlemi ile içme suyuna dönüştürebilmek için electrospun nanofiber membranın geliştirildiğini duyurdu

Membran distilasyonundaki en büyük sorun membranın ıslanmasıdır. Membran distilasyonu sırasında eğer membran ıslanır ise membran değiştirilmelidir. Özellikle uzun süreli işlemlerde   kademeli olarak membranın ıslandığı gözlemlenmiştir.  Eğer membran tamamen ıslanır ise sızmaya yol açtığı için distilasyonu verimi azalır.

KICT’de Dr. Yunchul Woo tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, alternatif bir nano teknoloji yöntemiyle ‘co-axial electrospun nanofiber ‘ membran geliştirdi. Bu yeni, tuzdan arındırma teknolojisi dünyanın tatlı su kıtlığını çözme potansiyeline sahip. Geliştirilen bu teknoloji, ıslanma sorununu önleyebilir ve uzun vadede kararlılığı sağlayabilir. Daha yüksek pürüzlü yüzey ve dolayısıyla daha yüksek hidrofobiklik için membrandaki nanolifler tarafından üç boyutlu bir yapı oluşturulmalıdır.

Co-axial electrospinning tekniği, üç boyutlu yapılara sahip mebranları elde etmek için en uygun ve basit seçeneklerden biridir. Dr. Woo’nun araştırma ekibi, çekirdek olarak poli (viniliden florür-ko-heksafloropropilen) ve kılıf olarak düşük polimer konsantrasyonu ile karıştırılmış silika aerojel kullanarak bir co-axiel kompozit membran üretti ve bir süper hidrofobik membran yüzeyi elde etti. Aslında, silika aerojel, iletken ısı kayıplarının azalması nedeniyle membran distilasyonu işlemi sırasında artan su buharı akışına yol açan geleneksel polimerlere kıyasla çok daha düşük bir termal iletkenlik sergiledi.

Membran distilasyonu uygulamalarında electrospun nanofiber membranların kullanıldığı çalışmaların çoğu, yüksek su buharı akışı sağlamalarına rağmen 50 saatten daha kısa süre çalışmışlardır. Dr. Woo ‘nun araştırma ekibi ise co-axial electrospun nanofiber membranı kullanarak membran distilasyon işlemini 30 gün boyunca uyguladı.

Co-axial electrospun nanofiber membran, 30 gün boyunca %99,99 tuz reddi gerçekleştirdi. Sonuçlara göre, düşük kayma açısı ve ısıl iletkenlik özellikleri sayesinde membran ıslanma ve tıkanma sorunları olmadan iyi çalıştı. Sıcaklık polarizasyonu, membran distilasyonundaki önemli dezavantajlardan biridir. İletken ısı kayıpları nedeniyle membran damıtma işlemi sırasında su buharı akış performansını azaltabilir. Membran, düşük kayma açısı, düşük termal iletkenlik, sıcaklık polarizasyonundan kaçınma ve süper doymuş yüksek su buharı akışı performansını korurken az miktarda ıslanma ve kirlenme gibi birkaç önemli özelliğe sahip olduğundan, uzun vadeli membran distilasyonu uygulamaları için uygundur.

Dr. Woo’nun araştırma ekibi, membran distilasyon işleminde yüksek su akışı performansındansa önemli olanın daha kararlı bir sürece sahip olmak olduğunu belirtti.

Dr. Woo, “Co-axial electrospun nanofiber membranın, deniz suyu çözeltilerinin ıslanma sorunları yaşamadan arıtılması için güçlü bir potansiyele sahip olduğunu ve pilot ölçekli büyük ölçekli membran distilasyonu uygulamaları için uygun membran olabileceğini” söyledi.

 

 

Kaynak : phys.org  

3 Boyutlu yazıcılar için kimyasal direnci yüksek reçine üretildi

Alman bilim insanları 3 boyutlu yazıcıların verimini artırabilecek bir reçine elde ettiler.

3 boyutlu yazıcıların temel çalışma mantığı polimerlerin eritilip belirlenen yerlere katman katman döküldükten sonraki saniyelerde soğutulmasıdır. Burada önemli olan şey ise ısıtma sisteminin polimeri eritip tüpün içinde kolayca hareket edebilecek kadar akışkan ancak tüpün ucundan döküldükten sonra kolayca soğuyabilecek yoğunlukta ve sıcaklıkta yapabilecek kapasitesinin olmasıdır.

Reçine ise 3 boyutlu yazıcılar yoluyla bir ışık kaynağı altında sertleştirmek üzere tasarlanmış bir fotopolimer sıvı malzemedir. Yapılan çalışmada ise yeni üretilen reçinenin uygulandığı yüzeylerde foto-oksijenizasyon ve foto redoks uygulamalarının işe yaradığı gözlemlendi.

Foto-oksijenizasyon uygulaması bir ürüne ışığın yansıtılarak oksijeni ürünün yüzeyine yerleştirmek olarak tanımlanabilir. Foto redoks ise, bir ürünün yansıtılan ışığın enerjisini alarak 1 elektronunu ürün içerisinde hareket ettirmesini sağlayan bir olaydır.

İzosiyanat ve akrilat 

Köln Üniversitesinden Axel Grisbech, takımının geliştirdiği reçinenin, birçok katalizörün de yüzeyde kalmasını sağlayacak özellikte olduğunu ve aynı zamanda da kimyasal olarak dirençli olduğunu açıklıyor.

Bu iki olayın gerçekleşmesini kolaylaştıran reçine ise izosiyanat ve akrilattan oluşmaktadır. Sektördeki rakiplerinin organik çözücülere karşı dayanıksız olması bu reçinenin öne çıkmasını sağlıyor.

Reçine ısıtılıp ve ışık kaynağıyla soğutulup ürünü oluşturduktan sonra, yani baskı işleminden sonra, reçinedeki reaktif izosiyanat grupları ürünün yüzeyinde korunur ve sonradan işlevselleştirme uygulamasında kolaylık sağlar. Sonradan işlevselleştirme uygulaması,  hızlandırıcı reaksiyonları kolaylaştırabilecek maddeleri yüzeye sabitlemek için izosiyanat gruplarının 4-aminobenzofenon ile reaksiyona girmesidir. İşlem sonrası, izosiyanat gruplarını su ile reaksiyona sokarak, sonraki reaksiyonlara karşı en kararlı kimyasal bağlardan biri olan üre bağlarını oluşturur. Reçine bu sebepten ötürü kimyasal olarak dirençlidir.

Kimyasal direnç, şeffaflık ve sonradan işlevselleştirme olasılığı

Almanya, Heidelberg Üniversitesi’nden polimer kimyager Eva Blasco, ”Bu reçinenin en büyük başarısı üç önemli özelliğin birleşimidir: kimyasal direnç, şeffaflık ve sonradan işlevselleştirme olasılığı. Şu anda 3 Boyutlu baskı için kullanılan polimerlerin çoğu organik çözücülere karşı zayıf direnç gösterdiğinden, kimyasal direnç özellikle zordur. Ayrıca, sonradan işlevselleştirme olasılığı, sistemi daha çok yönlü hale getirir ve kimyasal sentez ve hızlandırmada kullanımı için yeni olanaklar açar.” şeklinde görüşlerini belirtiyor.

Annalisa Chiappone, aynı zamanda yüzey işlevselleştirmesinin ürünlerde oldukça arzu edilen bir özellik olduğunu belirtiyor. “Sonradan işlevselleştirme uygulaması, malzemeyi istenilen reaksiyon için uygun hale getiren, 3 boyutlu malzemeye çok iyi bir yönlülük sunan bir uygulamadır.”

Griesbeck ve arkadaşları,  diğer katalizörlerin reaksiyonları için mevcut çalışmalarını genişletmeyi planlıyor.

Gelecek senelerde 3 boyutlu yazıcılarımızdan daha çok verim elde etmek ümidiyle.


Kaynaklar

Hybrid resin offers new dimension in flow reactor printing | ChemistryWorld

From 3D to 4D printing: a reactor for photochemical experiments using hybrid polyurethane acrylates for vat-based polymerization and surface functionalization | pubs.rsc.org

Yaşam için Kritik Bir Enzim olan Nitrojenazın Azotu Amonyağa Nasıl Dönüştürdüğüne İlişkin Yeni İpuçları

Metaller, Sert Azot-Azot Bağlarını Zayıflatmak İçin Birlikte Nasıl Çalışır?

Tüm canlı hücreler için gerekli olan bir element olan azot, Dünya atmosferinin yaklaşık yüzde 78’ini oluşturur. Ancak çoğu organizma bu azotu amonyağa dönüşene kadar kullanamaz. İnsan amonyak sentezi için endüstriyel işlemler icat kadar, gezegen hemen hemen tüm amonyak nitrogenases kullanarak mikrop tarafından oluşturulan, nitrojen-nitrojen bağı kırmak tek enzimler gaz dınitrojen bulunabilir, ya da N 2 .

Bu enzimler, bu kritik reaksiyonu gerçekleştirmeye yardımcı olan metal kümeleri ve kükürt atomları içerir, ancak bunu nasıl yaptıklarının mekanizması iyi anlaşılmamıştır. İlk defa, MİT kimyagerler hemen formları, N olduğunda bu kompleks yapısını belirledikten 2 bu kümeler için bağlanır, ve kümeler şaşırtıcı ölçüde nitrojen-nitrojen bağı zayıflatan mümkün olduğunu keşfettik.

“Bu çalışma, kırılması zor olan çok güçlü bir bağa sahip olan bu gerçekten atıl molekülü aktive etmenize izin veren mekanizma hakkında fikir edinmemizi sağlıyor” diyor ’48 Kariyer Gelişimi Kimya Bölümü Yardımcı Doçenti Daniel Suess. MIT ve çalışmanın kıdemli yazarı.

Şu anda Tulane Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan eski bir MIT doktora sonrası öğrencisi olan Alex McSkimming, yakın zamanda Nature Chemistry’de yayınlanan makalenin baş yazarıdır .

Azot Fiksasyonu

Azot, proteinlerin, DNA’nın ve diğer biyolojik moleküllerin kritik bir bileşenidir. Atmosferden özü azot için, erken mikroplar nitrogenases, amonyağa dönüştürmek azot gazı (NH gelişti 3 adı verilen bir işlem azot bağlanması yoluyla). Hücreler daha sonra bu amonyağı daha karmaşık azot içeren bileşikler oluşturmak için kullanabilir.

Suess, “Büyük ölçeklerde sabit nitrojene erişim yeteneği, yaşamın çoğalmasını sağlamada etkili oldu” diyor. “Dinitrojen gerçekten güçlü bir bağa sahip ve gerçekten reaktif değil, bu yüzden kimyacılar temelde onu inert bir molekül olarak görüyorlar. Bu, hayatın çözmesi gereken bir bilmecedir: Bu hareketsiz molekülün nasıl faydalı kimyasal türlere dönüştürüleceği.”

Tüm nitrojenazlar bir dizi demir ve kükürt atomu içerir ve bazıları ayrıca molibden içerir. Dinitrojenin, amonyağa dönüşümü başlatmak için bu kümelere bağlandığına inanılmaktadır. Bununla birlikte, bu etkileşimin doğası açık değildir ve şu ana kadar, bilim adamları, N karakterize etmek mümkün olmamıştı 2 , bir demir-sülfür küme bağlanma.

Nitrogenases N bağlamak nasıl ışık tutacak 2 , kimyagerler onlar doğal olarak oluşan kümeleri modellemek için kullanabileceği demir-kükürt kümeleri daha basit versiyonlarını tasarladık. En aktif nitrojenaz, yedi demir atomu, dokuz kükürt atomu, bir molibden atomu ve bir karbon atomu içeren bir demir-kükürt kümesi kullanır. Bu çalışma için MIT ekibi, üç demir atomu, dört kükürt atomu, bir molibden atomu olan ve karbon içermeyen bir tane oluşturdu.

Dinitrojenin demir-kükürt kümesine doğal bağlanmasını taklit etmeye çalışmanın bir zorluğu, kümeler bir çözelti içindeyken dinitrojen gibi alt tabakaları bağlamak yerine kendileriyle reaksiyona girebilmeleridir. Bunun üstesinden gelmek için Suess ve öğrencileri, ligand adı verilen kimyasal grupları bağlayarak küme çevresinde koruyucu bir ortam yarattılar.

Araştırmacılar burada N olan bir demir atomuna için hariç olmak üzere metal atomunun her biri için bir ligand bağlı 2 bağlandığı kümeye. Bu ligandlar istenmeyen reaksiyonları önler ve dinitrojenin kümeye girmesine ve demir atomlarından birine bağlanmasına izin verir. Bu bağlanma gerçekleştiğinde, araştırmacılar X-ışını kristalografisi ve diğer teknikleri kullanarak kompleksin yapısını belirleyebildiler.

Ayrıca, N iki azot atomu arasında üç bağ olduğu bulunmuştur 2 şaşırtıcı ölçüde zayıflar. Bu zayıflama, demir atomları elektron yoğunluğunun çoğunu nitrojen-azot bağına aktardığında meydana gelir, bu da bağı çok daha az kararlı hale getirir.

Küme İşbirliği

Bir başka şaşırtıcı bulgu, kümedeki tüm metal atomlarının bu elektron transferine sadece dinitrojenin bağlı olduğu demir atomunun değil, katkıda bulunmasıydı.

Suess, “Bu, bu kümelerin bu atıl bağı etkinleştirmek için elektronik olarak işbirliği yapabileceğini gösteriyor” diyor. “Azot-azot bağı, aksi halde onu zayıflatmayacak olan demir atomları tarafından zayıflatılabilir. Bir kümede oldukları için bunu işbirliği içinde yapabilirler.”

Araştırmada yer almayan Harvard Üniversitesi Kimya ve Kimyasal Biyoloji Bölümü başkanı Theodore Betley, bulguların “demir-kükürt küme kimyasında önemli bir kilometre taşını” temsil ettiğini söylüyor.

Betley, “Atmosferik nitrojeni sabitlediği bilinen nitrojenaz enzimleri, kaynaşmış demir-kükürt kümelerinden oluşmasına rağmen, sentetik kimyagerler şimdiye kadar hiçbir zaman, sentetik analogları kullanarak dinitrojen alımını gösteremediler” diyor. “Bu çalışma, demir-kükürt küme topluluğu ve genel olarak biyoinorganik kimyagerler için büyük bir ilerlemedir. Her şeyden çok, bu ilerleme, demir-kükürt kümelerinin henüz keşfedilmemiş zengin bir reaksiyon kimyasına sahip olduğunu göstermiştir.”

Araştırmacıların bulguları ayrıca, bu çalışma için yarattıkları gibi demir-kükürt kümesinin daha basit versiyonlarının nitrojen-azot bağını etkili bir şekilde zayıflatabileceğini doğruladı. Suess, nitrojeni sabitleme yeteneğini geliştiren en eski mikropların benzer tipte basit kümeler geliştirmiş olabileceğini söylüyor.

Suess ve öğrencileri şimdi, demir-kükürt kümelerinin daha karmaşık, doğal olarak oluşan versiyonlarının dinitrojen ile nasıl etkileşime girdiğini incelemenin yolları üzerinde çalışıyorlar.

Referans: Alex McSkimming ve Daniel LM Suess, 27 Mayıs 2021, Nature Chemistry .
DOI: 10.1038/s41557-021-00701-6

Kaynak: Scitechdaily

Birçok kozmetik, gizli, potansiyel olarak tehlikeli ‘sonsuza kadar kimyasallar’ içerir.

makyaj

Bilim adamları, test edilen makyaj ürünlerinin yaklaşık yarısında uzun süreli PFAS bileşiklerinin belirtilerini buldular.

Yeni bir kimyasal analiz, güzellik ürünleri hakkında çirkin bir gerçeği ortaya çıkardı: Birçoğu, PFAS adı verilen son derece kalıcı, potansiyel olarak zararlı “sonsuza kadar kimyasallar” içerebilir.

Per ve polifloroalkil maddelerin kısaltması olan PFAS, vücutta yıllarca ve çevrede yüzyıllarca kalabilecek kadar sağlam binlerce kimyasal içerir. Sadece birkaç PFAS’ın sağlık üzerindeki etkileri iyi bilinmektedir, ancak bu bileşikler yüksek kolesterol, tiroid hastalıkları ve diğer problemlerle bağlantılıdır.

Indiana’daki Notre Dame Üniversitesi’nden kimyager ve fizikçi Graham Peaslee, “Bilinen iyi bir PFAS yok” diyor.

Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada’da PFAS için kozmetiklerin ilk büyük taramasında, Peaslee ve meslektaşları , 200’den fazla test edilen ürünün yüzde 52’sinin yüksek flor konsantrasyonuna sahip olduğunu buldular, bu da PFAS’ın varlığını düşündürdü, araştırmacılar 15 Haziran’da Çevre Bilimi ve Teknolojisinde çevrimiçi olarak bildirdi.

Peaslee, PFAS’ın makyajdaki potansiyel sağlık risklerinin henüz net olmadığını söylüyor. Ancak makyaj yaparken PFAS’ı yutan veya emen insanların yanı sıra, kanalizasyona akan kozmetikler içme suyuna karışabilir ( SN: 11/25/18 ).

Peaslee’nin ekibi, 231 kozmetikte PFAS’ın önemli bir bileşeni olan flor miktarını ölçtü. Fondötenlerin yüzde altmış üçü, dudak ürünlerinin yüzde 55’i ve su geçirmez maskaraların yüzde 82’si yüksek düzeyde flor içeriyordu – bir kağıda yayılmış ürünün santimetre karesi başına en az 0.384 mikrogram flor. Uzun ömürlü veya su geçirmez ürünlerin özellikle bol miktarda flor içermesi muhtemeldi. PFAS suya dayanıklı olduğu için bu mantıklı.

Belirli PFAS için ayrıca test edilen yirmi dokuz ürünün tümü bu kimyasallardan en az dördünü içeriyordu, ancak yalnızca bir ürün, bileşenleri arasında PFAS’ı listeledi. Kendi potansiyel sağlık risklerini oluşturmaya ek olarak, bu bileşikler vücutta kanserler ve düşük doğum ağırlıkları ile bağlantılı olan perflorooktanoik asit gibi diğer PFAS’lara parçalanabilir ( SN: 6/4/19 ).

Yüksek Dozda Flor İçeren Makyaj Malzemeleri

Makyaj Türü                             Test Edilen Ürün Sayısı                 Flor İçeren Yüzde

Tüm dudak ürünleri                                    60                                                            %55
Sıvı ruj                                                                   42                                                             %62
Kremler                                                               43                                                              %63
Kapatıcılar                                                         11                                                               %36
Allık bronzlaşırıcı                                        30                                                              %40
Maskaralar                                                      32                                                               %47
Su geçirmez maskara                              11                                                                %82
Göz Ürünleri                                                    43                                                               %58

Kaynak:  Sciencenews

Yutması Daha Kolay: Yeni İlaç Formülasyon Yöntemi Daha Küçük Haplara Yol Açabilir

ilaç

MIT kimya mühendisleri, hidrofobik ilaçları bir kalıba dökülüp tabletler halinde kurutulabilen bir nanoemülsiyona dönüştürerek formüle etmenin yeni bir yolunu tasarladılar. Nanoemülsiyon, şişelerde görülen küçük partiküller oluşturmak için de kullanılabilir.

Kimya mühendisleri, bir tablete daha fazla ilaç yüklemenin bir yolunu buldular, bu daha sonra daha küçük ve yutulması daha kolay hale getirilebilecek.

Piyasadaki ilaçların yaklaşık yüzde 60’ı aktif bileşenleri olarak hidrofobik moleküllere sahiptir. Suda çözünmeyen bu ilaçların insan vücudu tarafından emilebilmesi için çok küçük kristallere parçalanması gerektiğinden tablet haline getirilmesi zor olabilir.

MIT kimya mühendislerinden oluşan bir ekip, hidrofobik ilaçları tabletlere veya kapsüller ve ince filmler gibi diğer ilaç formülasyonlarına dahil etmek için daha basit bir süreç tasarladı. İlacın bir emülsiyonunu oluşturmayı ve ardından onu kristalleştirmeyi içeren teknikleri, tablet başına daha güçlü bir dozun yüklenmesine izin verir.

“Bu çok önemli çünkü eğer yüksek ilaç yüklemesine ulaşabilirsek, aynı terapötik etkiyi sağlayan daha küçük dozajlar da yapabiliriz demektir. MIT lisansüstü öğrencisi ve yeni çalışmanın baş yazarı Liang-Hsun Chen, “Bu, hasta uyumunu büyük ölçüde artırabilir, çünkü sadece çok küçük bir ilaç almaları gerekir ve bu hala çok etkilidir” diyor.

Robert T. Haslam Kimya Mühendisliği Profesörü Patrick Doyle, 7 Haziran 2021’de Advanced Materials’da yayınlanan makalenin kıdemli yazarıdır .

Nanoemülsiyonlar

Çoğu ilaç, ilacı stabilize etmeye ve vücutta nasıl salındığını kontrol etmeye yardımcı olan yardımcı maddeler adı verilen diğer bileşiklerle birleştirilen aktif bir bileşenden oluşur. Elde edilen tabletler, kapsüller veya filmler formülasyonlar olarak adlandırılır.

Şu anda, hidrofobik ilaç formülasyonları oluşturmak için ilaç şirketleri, bileşiğin insan hücrelerinin emmesi daha kolay olan nanokristallere öğütülmesini gerektiren bir süreç kullanıyor. Bu kristaller daha sonra yardımcı maddelerle karıştırılır. Genellikle hidrofobik ilaçlarla karıştırılan bir eksipiyan, selülozdan türetilen bir bileşik olan metilselülozdur. Metilselüloz suda kolayca çözünür, bu da ilaçların vücutta daha hızlı salınmasına yardımcı olur.

Bu yöntem yaygın olarak kullanılıyor, ancak MIT ekibine göre birçok verimsizliğe sahip. Chen, “Öğütme aşaması çok zaman alıcı ve enerji yoğundur ve aşındırıcı işlem, aktif bileşen özelliklerinde terapötik etkileri zayıflatabilecek değişikliklere neden olabilir” diyor.

O ve Doyle, bir emülsiyon oluşturarak hidrofobik ilaçları metilselüloz ile birleştirmenin daha etkili bir yolunu bulmaya başladılar. Emülsiyonlar, bir yağ ve sirke salatası sosu çalkalandığında oluşan karışım gibi, suda asılı kalan yağ damlacıklarının karışımlarıdır.

Bu damlacıkların çapı nanometre ölçeğinde olduğunda, bu tür karışımlara nanoemülsiyon denir. Nanoemülsiyonlarını oluşturmak için araştırmacılar, kolesterolü düşürmeye yardımcı olmak için kullanılan fenofibrat adı verilen hidrofobik bir ilaç aldı ve onu anizol adı verilen bir yağda çözdü. Daha sonra, nano ölçekli yağ damlacıkları oluşturmak için ultrasonikasyon (ses dalgaları) kullanarak bu yağ fazını suda çözünmüş metilselüloz ile birleştirdiler. Metilselüloz, amfifilik olduğu için su ve yağ damlacıklarının tekrar ayrılmasını önlemeye yardımcı olur, yani hem yağ damlacıklarına hem de suya bağlanabilir.

Emülsiyon oluşturulduktan sonra, araştırmacılar sıvıyı ısıtılmış bir su banyosuna damlatarak onu bir jele dönüştürebilirler. Her damla suya çarptığında milisaniyeler içinde katılaşır. Araştırmacılar, sıvıyı su banyosuna damlatmak için kullanılan ucun boyutunu değiştirerek parçacıkların boyutunu kontrol edebilirler.

Doyle, “Parçacık oluşumu neredeyse anında gerçekleşir, bu nedenle sıvı damlanızdaki her şey herhangi bir kayıp olmadan katı bir parçacığa dönüştürülür” diyor. “Kurutmadan sonra, metilselüloz matrisinde eşit olarak dağılmış fenofibrat nanokristallerimiz var.”

Daha küçük haplar, daha fazla ilaç

Nanokristal yüklü parçacıklar oluşturulduktan sonra, toz halinde ezilebilir ve daha sonra standart ilaç üretim teknikleri kullanılarak tabletler halinde sıkıştırılabilir. Alternatif olarak, araştırmacılar jellerini suya damlatmak yerine kalıplara dökerek, herhangi bir şekilde ilaç tabletleri oluşturmalarına izin verebilir.

Araştırmacılar, nanoemülsiyon tekniklerini kullanarak yaklaşık yüzde 60 ilaç yüklemesi elde edebildiler. Buna karşılık, şu anda mevcut olan fenofibrat formülasyonları, yaklaşık yüzde 25’lik bir ilaç konsantrasyonuna sahiptir. Araştırmacılar, tekniğin emülsiyondaki yağın suya oranını artırarak daha da yüksek konsantrasyonları yüklemek için kolayca uyarlanabileceğini söylüyor.

Chen, “Bu, yutması daha kolay olan daha etkili ve daha küçük ilaçlar yapmamızı sağlayabilir ve bu, ilaçları yutmakta zorluk çeken birçok insan için çok faydalı olabilir” diyor.

Bu yöntem, son yıllarda daha yaygın olarak kullanılan ve özellikle çocuklar ve yaşlılar için faydalı olan bir tür ilaç formülasyonu olan ince filmler yapmak için de kullanılabilir. Bir nanoemülsiyon yapıldıktan sonra, araştırmacılar onu, içinde ilaç nanokristalleri bulunan ince bir film halinde kurutabilirler.

Araştırmacılar, şu anda geliştirilmekte olan ilaçların yaklaşık yüzde 90’ının hidrofobik olduğu tahmin ediliyor, bu nedenle bu yaklaşımın potansiyel olarak bu ilaçlar için formülasyonların yanı sıra halihazırda kullanımda olan hidrofobik ilaçlar geliştirmek için kullanılabileceğini söylüyorlar. İbuprofen ve ketoprofen ve naproksen gibi diğer anti-inflamatuar ilaçlar dahil olmak üzere yaygın olarak kullanılan birçok ilaç hidrofobiktir.

“Sistemin esnekliği, farklı ilaçları yüklemek için farklı yağlar seçebilmemiz ve ardından sistemimizi kullanarak bunu bir nanoemülsiyon haline getirebilmemizdir. Emülsifikasyon süreci aynı olduğu için çok fazla deneme yanılma optimizasyonu yapmamıza gerek yok” diyor Chen.

Minnesota Üniversitesi’nde Eczacılık profesörü Calvin Sun, nanoemülsiyon tekniğini “zarif bir süreç” olarak tanımlıyor.

Araştırmaya dahil olmayan Sun, “Çok çeşitli ilaç yüklemelerini ve ayarlanabilir ilaç salım hızını barındırması açısından etkileyici bir şekilde esnek” diyor. “Ticari ölçekte uygulanırsa, zayıf çözünür ilaçların oral katı dozaj formlarının geliştirilmesinde geniş kapsamlı bir etkiye sahip olacaktır.”

Referans: “Nanokristalin Oral Dozaj Formlarını Formüle Etmek için Termojelleştirici Metilselüloz Nanoemülsiyonunun Tasarımı ve Kullanımı”, Liang-Hsun Chen ve Patrick S. Doyle, 7 Haziran 2021, Advanced Materials .
DOI: 10.1002/adma.202008618

Kaynak:  Scitechdaily

Yeşil Kimya

yeşil kimya

Yeşil Kimya Nedir?

Yeşil kimya, tehlikeli maddelerin kullanımını veya üretimini azaltan veya ortadan kaldıran kimyasal ürün ve süreçlerin tasarımıdır.
Yeşil kimya, tasarımı, üretimi, kullanımı ve nihai bertarafı dahil olmak üzere bir kimyasal ürünün yaşam döngüsü boyunca geçerlidir. Sürdürülebilir kimya olarak da bilinir.

Yeşil Kimya:

  • Moleküler düzeyde kirliliği önler
  • Tek bir kimya disiğlini değil, kimyanın tüm alanları için geçerli olan bir felsefedir.
  • Gerçek dünyadaki çevre sorunlarına yenilikçi bilimsel çözümler uygular.
  • Kirlilik oluşumunu engellediği için kaynak azaltımına neden olur.
  • Kimyasal ürün ve süreçlerin insan sağlığı ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerini azaltır.
  • Mevcut ürün ve süreçlerden kaynaklanan tehlikeyi azaltır ve bazen ortadan kaldırır.
  • İçsel tehlikelerini azaltmak için kimyasal ürünler ve süreçler tasarlar.

Yeşil kimya, kimyasal hammaddelerin, reaktiflerin, çözücülerin ve ürünlerin tehlikelerini en aza indirerek veya ortadan kaldırarak kirliliği kaynağından azaltır.
Bu akışlarının artıtılmasını veya çevresel dökülmelerin ve diğer salınımların temizlenmesini içerek kirliliğin temizlenmesinden farklıdır. iyileştirme, tehlikeli kimyasalların diğer malzemelerden ayrılmasını, ardından artık tehlikeli olmayacak şekilde işlenmesini veya güvenli bertaraf için konsantre edilmesini içerebilir. Çoğu iyileştirme faaliyeti yeşil kimyayı içermez. İyileştirme, tehlikeli maddeleri çevreden uzaklaştırır; öte yandan yeşil kimya, tehlikeli maddeleri en başta çevreden uzak tutar.

Bir teknoloji, çevresel kirleticileri temizlemek için kullanılan tehlikeli kimyasalları azaltır veya ortadan kaldırırsa, bu teknoloji yeşil kimya teknolojisi olarak nitelendirilir. Bir örnek, güvenli bertaraf için havadan cıva yakalamak için kullanılan tehlikeli bir sorbentin [kimyasal] etkili, ancak tehlikeli olmayan bir sorbent ile değiştirilmesidir. Tehlikeli olmayan emici maddenin kullanılması, tehlikeli emici maddenin asla üretilmediği ve dolayısıyla iyileştirme teknolojisinin yeşil kimya tanımını karşıladığı anlamına gelir.

Yeşil kimyanın 12 ilkesi

Bu ilkeler, yeşil kimya kavramının genişliğini göstermektedir:

1. İsrafı önleyin: İsrafı önlemek için kimyasal sentezler tasarlayın. Arıtmak veya temizlemek için atık bırakmayın.

2. Atom ekonomisini en üst düzeye çıkarın: Sentezleri, nihai ürün başlangıç ​​malzemelerinin maksimum oranını içerecek şekilde tasarlayın. Az veya hiç atom atmayın.

3. Daha az tehlikeli kimyasal sentezler tasarlayın: İnsanlara veya çevreye çok az veya hiç toksisitesi olmayan maddeleri kullanmak ve üretmek için sentezler tasarlayın.

4. Daha güvenli kimyasallar ve ürünler tasarlayın: Tamamen etkili ancak çok az toksisitesi olan veya hiç toksisitesi olmayan kimyasal ürünler tasarlayın.

5. Daha güvenli çözücüler ve reaksiyon koşulları kullanın: Çözücüler, ayırma maddeleri veya diğer yardımcı kimyasalları kullanmaktan kaçının. Bu kimyasalları kullanmanız gerekiyorsa, daha güvenli olanları kullanın.

6. Enerji verimliliğini artırın: Mümkün olduğunda kimyasal reaksiyonları oda sıcaklığında ve basıncında çalıştırın.

7. Yenilenebilir hammaddeler kullanın: Tükenebilir değil yenilenebilir başlangıç ​​malzemeleri (hammadde olarak da bilinir) kullanın. Yenilenebilir hammaddelerin kaynağı genellikle tarım ürünleri veya diğer süreçlerin atıklarıdır; tükenebilir hammaddelerin kaynağı genellikle fosil yakıtlar (petrol, doğal gaz veya kömür) veya madencilik faaliyetleridir.

8. Kimyasal türevlerden kaçının: Mümkünse bloke edici veya koruyucu gruplar veya herhangi bir geçici değişiklik kullanmaktan kaçının. Türevler ek reaktifler kullanır ve atık üretir.

9. Stokiyometrik reaktifler değil, katalizörler kullanın: Katalitik reaksiyonlar kullanarak atıkları en aza indirin. Katalizörler küçük miktarlarda etkilidir ve tek bir reaksiyonu birçok kez gerçekleştirebilir. Fazla kullanılan ve yalnızca bir kez reaksiyon gerçekleştiren stokiyometrik reaktiflere tercih edilirler.

10. Kullandıktan sonra bozulacak kimyasallar ve ürünler tasarlayın: Kimyasal ürünleri, kullanımdan sonra çevrede birikmemeleri için zararsız maddelere dönüşecek şekilde tasarlayın.

11. Kirliliği önlemek için gerçek zamanlı olarak analiz edin: Yan ürünlerin oluşumunu en aza indirmek veya ortadan kaldırmak için proses içi, gerçek zamanlı izleme ve sentezler sırasında kontrolü dahil edin.

12. Kaza olasılığını en aza indirin: Kimyasalları ve fiziksel formlarını (katı, sıvı veya gaz), patlamalar, yangınlar ve çevreye salınımlar dahil olası kimyasal kazaları en aza indirecek şekilde tasarlayın.

BAKTERİLER

Bakteriler

Bakteriler tek hücreli mikroplardır. Hücre yapısı, çekirdek veya zara bağlı organel olmadığı için diğer organizmalarınkinden daha basittir. Bunun yerine genetik bilgiyi içeren kontrol merkezleri tek bir DNA döngüsünde bulunur. Bazı bakterilerin plazmit adı verilen fazladan bir genetik materyal çemberi vardır. Plazmit genellikle bakteriye diğer bakterilere göre bazı avantajlar sağlayan genler içerir. Örneğin, bakteriyi belirli bir antibiyotiğe dirençli yapan bir gen içerebilir.

Bakteriler temel şekillerine göre küresel (kok), çubuk (basil), spiral (spirilla), virgül (vibrios) veya tirbuşon (spiroketler) olmak üzere beş gruba ayrılır. Tek hücreler, çiftler, zincirler veya kümeler halinde var olabilirler.

Bakteriler dünyadaki her habitatta bulunur: toprak, kaya, okyanuslar ve hatta kutup karı. Bazıları, insanlar da dahil olmak üzere bitkiler ve hayvanlar dahil olmak üzere diğer organizmaların içinde veya üzerinde yaşar. İnsan vücudunda insan hücrelerinin yaklaşık 10 katı kadar bakteri hücresi vardır. Bu bakteri hücrelerinin birçoğu sindirim sistemini kaplar. Bazı bakteriler toprakta veya besin döngüsünde önemli bir rol oynadıkları ölü bitki maddelerinde yaşar. Bazı türleri gıdaların bozulmasına ve mahsulün zarar görmesine neden olurken, diğerleri yoğurt ve soya sosu gibi fermente gıdaların üretiminde inanılmaz derecede faydalıdır. Nispeten az sayıda bakteri, hayvanlarda ve bitkilerde hastalığa neden olan parazitler veya patojenlerdir.

Bakteriler nasıl çoğalır?

Bakteriler ikili bölünme ile çoğalırlar. Bu süreçte tek hücre olan bakteri iki özdeş yavru hücreye bölünür. İkili fisyon, bakterinin DNA’sı ikiye bölündüğünde (kopyalama) başlar. Bakteri hücresi daha sonra uzar ve her biri ana hücreyle aynı DNA’ya sahip iki yavru hücreye bölünür. Her yavru hücre, ana hücrenin bir klonudur.

Doğru sıcaklık ve besinler gibi koşullar uygun olduğunda, Escherichia coli gibi bazı bakteriler her 20 dakikada bir bölünebilir. Bu, yalnızca yedi saat içinde bir bakterinin 2.097.152 bakteri üretebileceği anlamına gelir. Bir saat daha sonra bakteri sayısı devasa bir 16.777.216’ya yükselmiş olacak. Bu nedenle patojenik mikroplar vücudumuza girdiğinde hızla hastalanabiliriz.

Hayatta kalma mekanizması

Bazı bakteriler endospor oluşturabilir. Bunlar ısı, UV radyasyonu ve dezenfektanlar gibi düşmanca fiziksel ve kimyasal koşullara karşı son derece dayanıklı olan atıl yapılardır. Bu onları yok etmeyi çok zorlaştırır. Birçok endospor üreten bakteri kötü patojenlerdir, örneğin şarbonun nedeni olan Bacillus anthracis .

Kaynak: Microbiologysociety

VİRÜSLER

virüsler
VİRÜSLER

Virüsler, her yerde bulunabilen ve her canlıya bulaşabilen mikroskobik canlılardır. Bakteri, mantar,hayvan, insan ve bitkilere bulaşabilirler.

Virüsler ölümcül olabilirler. Bir virüsün bir organizma türü üzerinden etkisi olurken başka bir organizma üzerinde etkisi olmayabilir. Örneğin kedileri etkileyen bir virüs köpekleri etkilemeyebilir.

Virüsler, protein, lipid(yağ), veya glikoprotein ile çevrili genetik materyal, RNA veya DNA’dan oluşurlar. Konak canlı olmadan çoğalmazlar. Yani canlı bir hücre dışında cansızdırlar. Bu nedenle parazit grubunda yer alırlar.

Her ekosistem virüsleri içerir. Bir bakterinin yüzde biri kadar büyüklüktedir. Ribozomları yoktur. Protein üretemezler. Bu nedenle konak hücreye yani canlı hücreye ihtiyaç duyarlar ve bağımlı kalırlar. Konak hücre olmadan çoğalamayan tek organizmadır. Hücre enfekte olduktan sonra çoğalmaya başlarlar. Normal hücresel ürünler yerine daha fazla viral protein ve genetik materyal üretir.

Farklı şekil ve boyutlara sahiptirler:

  • Sarmal: Tütün mozaik virüsü sarmal şekle sahiptir.
  • İkozahedral, küresele yakın virüsler: Çoğu hayvan virüsü böyledir.
  • Zarf: Bazı virüsler kendilerini hücre zarının değiştirilmiş bir bölümüyle kaplayarak koruyucu bir lipit zarf oluşturur. Bunlara influenza virüsü ve HIV dahildir.

Virüsler fosil kaynak bırakmazlar ve izlerini bu nedenle sürmek zordur. DNA ve RNA ‘sını karşılaştırmak ve nereden geldikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için molekül teknikler kullanılır.

Üç teori ile kökenlerine bakılır:

  1. Regresif veya indirgeme hipotezi: Virüsler, parazit haline gelen bağımsız organizmalar olarak başladı. Zamanla, parazitlenmelerine yardımcı olmayan genleri döktüler ve tamamen yaşadıkları hücrelere bağımlı hale geldiler.
  2. Aşamalı veya kaçış hipotezi: Virüsler, daha büyük organizmaların genlerinden “kaçan” DNA veya RNA bölümlerinden evrimleşmiştir. Bu sayede bağımsız olma ve hücreler arasında hareket etme yeteneği kazandılar.
  3. Virüs-ilk hipotez: Virüsler, milyarlarca yıl önce, Dünya’da ilk hücrelerin ortaya çıkmasından önce veya aynı zamanda, karmaşık nükleik asit ve protein moleküllerinden evrimleşti.

Virüslerin Bulaşmalar:

  • Dokunma
  • Tükürük-öksürme-hapşırma
  • Cinsel temas
  • Kontamine yiyecek ve su
  • Böcekler

Bazı virüsler bir nesne üzerinde bir süre yaşayabilir, bu nedenle bir kişi elinde virüs olan bir nesneye dokunursa, bir sonraki kişi aynı nesneye dokunarak o virüsü alabilir. Nesne bir fomit olarak bilinir.

Virüsler Değişime Uğrarsa Ne Olur?

Bir virüs yayıldığında, ev sahibinin DNA’sının bir kısmını alıp başka bir hücreye veya organizmaya götürebilir.

Virüs konağın DNA’sına girerse, bir kromozomun etrafında hareket ederek veya yeni bir kromozoma geçerek daha geniş genomu etkileyebilir.

Bunun bir kişi üzerinde uzun vadeli etkileri olabilir. İnsanlarda hemofili ve müsküler distofi gelişimini açıklayabilir.

Konak DNA ile bu etkileşim, virüslerin değişmesine de neden olabilir.

Bazı virüsler, örneğin kuşların yalnızca bir türünü etkiler. Normalde kuşları etkileyen bir virüs tesadüfen bir insana girerse ve insan DNA’sını alırsa, bu, gelecekte insanları etkileme olasılığı daha yüksek olabilecek yeni bir virüs türü üretebilir.

Bilim adamlarının hayvanlardan insanlara bulaşan nadir virüslerden endişe duymasının nedeni budur.

Kaynak: Medical News Today