Гликоли и наука: обзор открытий и разработок второй половины 2024 года

Вследствие особых физических свойств этиленгликоль и другие виды гликолей востребованы в научных экспериментах, касающихся самых разных сфер. Обычно гликоли выступают как вспомогательный компонент, но в итоге обеспечивают нужный практический результат. Мы собрали новую информацию о достижениях и разработках, которые стали возможны благодаря использованию гликолей.

Между зеркалами и лазерным излучением

Немецкие ученые воспроизвели знаменитый конденсат Бозе-Эйнштейна на базе фотонов, задействовав краситель и зеркальные поверхности. Такое достижение делает возможным изучение квантовых характеристик фотонов без кратного увеличения. Все это позволяет более детально изучать квантовые состояния.

Конденсат Бозе–Эйнштейна – состояние вещества, которое образуется, когда газ, состоящий из бозонов (субатомные частицы) с низкой плотностью, охлаждается до значений, близких к абсолютному нулю. В таких условиях атомы находятся в минимально возможных квантовых состояниях, а квантовые эффекты видны на макроскопическом уровне.

Для наблюдения квантовых эффектов специалисты применили термализацию и по сути заморозили тепловые колебания, что преобразовало фотонный газ в конденсат Бозе-Эйнштейна. Исследователи использовали два зеркала, отражавших почти 100% света (за это свойство в некоторых публикациях зеркала назвали «идеальными»). Промежуток между ними (около двух микрометров) заполнили красящим веществом Родамин 6G, растворенным в этиленгликоле. Этиленгликоль обеспечил охлаждение фотонов до комнатной температуры, а краситель зафиксировал поглощение и переизлучение фотонов.

С целью создания необходимого числа фотонов ученые использовали непрерывное лазерное излучение с определенной длиной волны. Фотоны достигли состояния, демонстрирующего образование конденсата Бозе-Эйнштейна. Результаты эксперимента подтвердили теорию, а картина распределения фотонного газа была зафиксирована видеозаписью.

Опыт показал, что фотонные бозе-конденсаты можно получить и при обычной температуре, что очень ценно для развития квантовых вычислений.

Силикона станет больше

Российские ученые сообщили об успешных экспериментах, позволяющих масштабировать новый метод синтеза силиконов.

Силиконы – это кремнийорганические соединения из повторяющихся звеньев силоксана, которые обычно выглядят как бесцветные масла или резиноподобные вещества. Их используют в герметиках, клеях, смазочных материалах, медицине, кухонной утвари, теплоизоляции и электроизоляции.

Главный метод получения силиконов – реакция гидросилилирования, которая происходит при участии дорогостоящих катализаторов из платины. Присутствие этого металла обеспечивает присоединение бинарного соединения кремния с водородом к ненасыщенным связям. При этом стоимость катализатора составляет до 30% всех затрат, связанных с изготовлением силикона, кроме того – платину после реакции сложно отделить от конечного продукта.

Во избежание двух этих проблем исследователи опробовали более удобный способ гидросилилирования – на основе применения солей платины. Это вещество гораздо дешевле платины, но обладает одинаковыми с ней каталитическими свойствами. Растворителем каталитической соли выступает этиленгликоль. Преимущество этого метода, помимо низких затрат, заключается в простоте отделения катализатора на финальной стадии реакции.

Объединенная группа ученых из Южного федерального университета и РАН дополнила способ получения силикона с применением этиленгликолевого раствора, обогатив его автоматизированной технологией микрофлюидных реакторов. Циркуляция катализатора по искусственным микрокапиллярам позволяет проводить нужную реакцию многократно.

В перспективе эти разработки позволят оптимизировать процесс выпуска силикона и нарастить объем его производства в России.

Идеальный раствор для пьезокаталитических реакций

Этиленгликоль стимулирует исследования пьезокаталитических реакций, которыми недавно занимались китайские ученые. Пьезокатализ – это превращение механической энергии в электрическую с помощью специальных катализаторов. Этот процесс используется, например, в пьезозажигалках, где искру дает деформация кристалла кварца.

Сотрудники университета Цзилянь изучали влияние концентрации носителя заряда и пьезоэлектрического коэффициента материала на пьезокаталитическую производительность. В качестве носителя использовали кислородсодержащее неорганическое соединение висмута и вольфрама с формулой Bi2WO6-x.

Нагревание растворителя на основе этиленгликоля позволило подготовить наночастицы Bi2WO6-x с различной концентрацией кислородных вакансий (дефекты кристаллической решетки, лишенной атомов для балансировки пьезоэлектрического коэффициента в процессе пьезокатализа).

Результаты исследования дополнили базу знаний о создании более эффективных пьезокатализаторов.

Гликоли в борьбе с облысением

Сотни миллионов людей в мире страдают от андрогенетической алопеции – выпадения волос из-за высокой чувствительности фолликулов к андрогенам (мужские половые гормоны). Как правило, алопеция наиболее активна в лобно-височных областях и на макушке. Основным средством против алопеции считают миноксидил.

Исследователи из Шеффилдского университета (Великобритания) провели эксперименты с использованием моносахарида 2-дезокси-D-рибоза (2dDR) для лечения алопеции. Согласно их гипотезе, этот моносахарид мог повлиять на рост волос благодаря своей высокой восстанавливающей способности.

Экспериментальным средством выступил гель, содержащий 2dDR и полипропиленгликоль. Последний выступил носителем, который помогает гелю проникать в кожу. Гель апробировали в эксперименте на мышах с андрогенной алопецией. Лечение длилось в течение трех недель.

Результаты показали, что по ключевым показателям, таким как длина волос, диаметр стержня, длина и плотность волосяных фолликулов, а также площадь волосяных луковиц, эффективность геля была сопоставима с миноксидилом.

Полипропиленгликоль — это полимер пропиленгликоля, представляющий собой жидкость при комнатной температуре. С химической точки зрения, это полиэфир, обладающий рядом сходных свойств с полиэтиленгликолем.

Полиэтиленгликоль и лекарства будущего

Полиэтиленгликоль (ПЭГ) часто используют при разработке инновационных медицинских препаратов. Так, СМИ сообщали, что ученые из Калининграда разработали наночастицы, способные поддерживать самовоспроизводство искусственных тканей, применяющихся в качестве медицинских имплантов внутри организма.

Ключевая роль в процессе принадлежит ПЭГ, которым обработаны полезные частицы. За счет полимерного покрытия они могут накапливать электрический заряд, что способствует быстрому делению клеток и воссозданию искусственных тканей.

фармацевтического качества применяется как вспомогательное вещество в лекарственных препаратах, включая пероральные, местные и парентеральные формы. Кроме этого, исследователи, изучающие повреждения периферических нервов и спинного мозга, изучают возможность применения ПЭГ для сращивания отростков нервных клеток.

Еще одна новость о пользе ПЭГ в сфере передовых медицинских разработок пришла из Новосибирска. Местные ученые провели успешные опыты по созданию препарата, способного эффективно бороться с воспалением внутренних органов.

Препарат, в состав которого входит ПЭГ, обладает противовоспалительными, антиоксидантными и иммуномодулирующими свойствами. Разработчики утверждают, что средство в виде порошка или таблеток эффективно для лечения панкреатита, гепатита и других заболеваний печени, а также в сфере офтальмологии.

Статьи, в которых мы освещали роль гликолей в научных открытиях первой половины 2024 года, а также 2023 года доступны для читателей.