Новый герой нашей рубрики #НаучныйХимтех — кандидат химических наук, старший научный сотрудник кафедры общей химической технологии ИГХТУ Максим Николаевич Завалишин. Он расскажет о ходе выполнения гранта РНФ на тему «Новые флуоресцентные сенсоры на основе гидразонов флуоресцеина для обнаружения ионов цинка, кадмия и ртути в водном растворе» . На выполнение работ выделено 3 млн, работы завершатся в 2025 году.
Какое Ваше научное направление и чем в свое время оно Вас привлекло?
Мое научное направление сосредоточено на синтезе гидразонов и оснований Шиффа, а также их применении в качестве колориметрических и флуоресцентных индикаторов для катионов, анионов и нейтральных молекул.
Я впервые познакомился с этой темой в магистратуре под руководством доктора химических наук Гамова Георгия Александровича, который вдохновил меня на дальнейшие исследования в этой области.
Меня привлекает это направление, поскольку разработка новых высокоэффективных методов определения различных соединений становится все более актуальной в условиях антропогенного загрязнения окружающей среды. В современных реалиях важно иметь надежные и чувствительные инструменты для мониторинга загрязняющих веществ, что особенно необходимо для контроля технологических процессов на предприятиях. Синтез гидразонов и оснований Шиффа открывает широкие возможности для создания индикаторов, которые могут быть использованы в аналитической химии для выявления и количественного определения различных ионов и молекул. Я стремлюсь развивать это направление, чтобы внести вклад в решение проблем экологии и безопасности на производстве.
Какой был научный задел для гранта?
Тема реализуемого проекта Российского научного фонда (РНФ) — «Новые флуоресцентные сенсоры на основе гидразонов флуоресцеина для обнаружения ионов цинка, кадмия и ртути в водном растворе» — представляет собой актуальное направление в области разработки хемосенсоров.
В последние годы наша команда успешно синтезировала и идентифицировала ряд оснований Шиффа и гидразонов витамина B6, а также других альдегидов. Эти соединения продемонстрировали свою эффективность в качестве индикаторов для ионов металлов и анионов в растворе.
По результатам проведенных исследований была опубликована серия статей в престижных научных изданиях, что свидетельствует о высоком уровне научной значимости нашей работы.
Кроме того, мы получили несколько патентов Российской Федерации на разработанные методы и соединения, что подтверждает их новизну и потенциальную коммерческую ценность.
Что уже сделано в рамках реализации проекта?
За первый год реализации проекта были достигнуты значительные научные результаты в области синтеза и определения характеристик гидразонов флуоресцеина. В ходе работы были синтезированы и охарактеризованы гидразид флуоресцеина и его гидразоны с различными карбальдегидами. Одним из ключевых результатов стало установление того, что гидразид флуоресцеина проявляет селективность как колориметрический, так и флуориметрический хемосенсор к ионам Cu²⁺ в растворе.
Выявлено наличие линейной зависимости между концентрацией Cu²⁺ и интенсивностью поглощения или флуоресценции, что позволяет достичь низких пределов обнаружения.
Кроме того, в рамках проекта изготовлены индикаторные тест-полоски, которые могут использоваться для быстрого и удобного обнаружения ионов Cu²⁺ в воде.
Эти полоски представляют собой практическое решение для анализа качества воды и могут быть полезны в различных областях, включая экологический мониторинг и контроль качества питьевой воды.
А еще разработана методика селективного определения ионов Hg²⁺ с использованием гидразонов флуоресцеина. Это достижение подчеркивает многообещающие перспективы применения гидразонов в качестве аналитических реагентов для обнаружения токсичных металлов в различных средах.
В целом результаты первого года работы показывают высокий потенциал исследуемых соединений.
С какой командой Вы работаете?
В осуществлении гранта мне помогают студенты нашей кафедры общей химической технологии. В моей команде два человека – Глеб Никитин (4/224) и Мария Мальцева (3/224), которые помогают собирать информацию по теме исследования и готовить образцы для анализа.
Расскажите о Ваших коллегах из других университетов, с которыми Вы работаете над этой тематикой.
Мы работаем с группой Владимира Николаевича Морозова из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (Москва).
Проводятся исследования по накоплению и внутриклеточной локализации флуоресцентных индикаторов и комплексов с ионами металлов в живых клетках. В ходе работы будет сделан вывод о возможности биологического и медицинского применения гидразонов флуоресцеина в качестве флуоресцентных маркеров на ионы металлов.
Какую практическую значимость и применение имеют результаты работ, поддержанных грантом ?
Как я уже говорил, наш проект нацелен на разработку гидразонов флуоресцеина, которые проявляют селективность к различным ионам тяжелых металлов. Эти индикаторы могут быть использованы для мониторинга и оценки уровня загрязнения как природных, так и производственных вод, что является актуальной задачей в области экологии и охраны окружающей среды.
Контроль загрязнений водоемов важен для обеспечения безопасности питьевой воды и защиты экосистем. С помощью наших гидразонов можно осуществлять оперативный и точный анализ, что позволит своевременно выявлять загрязняющие вещества и принимать меры по их устранению.
Кроме того, результаты нашей работы могут стать основой для дальнейших исследований в области создания более чувствительных и селективных хемосенсоров. Это откроет новые возможности для разработки инновационных технологий, направленных на защиту окружающей среды и здоровья человека.
Какие Ваши дальнейшие научные планы?
После завершения текущего проекта я намерен углубить свои исследования в области разработки новых индикаторов на основе гидразонов, расширяя их применение на другие соединения. В частности, планирую сосредоточиться на создании индикаторов для биотиолов и ароматических нитросоединений.
