Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН разработали технологию модификации древесного лигнина для создания полимеров, которые могут использоваться в органических светодиодах как носители лекарственных средств в медицине, а также в солнцезащитных кремах. С помощью новой технологии получена линейка красителей, которые могут применяться в том числе для окрашивания тканей и различных покрытий, сообщается в пресс-релизе СФУ.
Большое количество лигнина хранится на территории деревообрабатывающих предприятий, он считается одним из отходов лесохимической промышленности и потенциально пожароопасен. Предложенная химиками технология глубокой переработки лигнина интересна тем, что позволяет использовать отходы биомассы в качестве сырья для новых полимерных соединений.
Виктор Голубков, соавтор исследования, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Изображение: Пресс-служба СФУ
«Мы разработали методы последовательной модификации лигнина с помощью реакций азосочетания и сульфатирования. Считающиеся отходами и практически не перерабатывающиеся в настоящее время залежи этого природного материала можно превращать в ценные продукты — например, светочувствительные молекулы, которые могут меняться под действием света. Их можно использовать в хайтек-изделиях, как платформу для производства органических светодиодов, OLED-дисплеев и экранов телевизоров. Кроме того, эти молекулы могут стать носителями лекарств для их адресной доставки в очаги заболевания. Под действием света они будут высвобождать действующее вещество. А в солнцезащитных кремах наши полимеры улавливают вредный для кожи ультрафиолет, предотвращая солнечные ожоги», — рассказал соавтор исследования, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Виктор Голубков.
По словам ученого, лигнин, его препараты и модификации обладают противомикробной, противоопухолевой и антивирусной активностью и могут использоваться как основа для противомикробных и антисептических препаратов.
Молекулы получаемых из лигнина полимеров достаточно крупные, они не преодолевают эпидермальный барьер человеческой кожи и не попадают в кровь.
Еще одной сферой применения новых полимеров, полученных из лигнина, может стать производство удобрений и гербицидов — тут полимерные гранулы сработают сразу как вещества для пролонгированного действия удобрения и как протекторы, защищающие действующее вещество от разрушения ультрафиолетом, поступающим с солнечными лучами (принцип действия несколько схож с работой этих частиц в составе солнцезащитного крема).
«Сейчас мы исследуем свойства полученных полимеров и их возможное применение в нефтяной отрасли (для буровых растворов), в сельском хозяйстве и т.д. Очевидно, они могут пригодиться в составе эластомеров — различных резин, как компонент, повышающий износоустойчивость. Сейчас для этих целей используют техническую сажу, но производные лигнина в целом более экологичны и могут стать хорошей заменой», — подчеркнул руководитель исследования, доцент кафедры органической и аналитической химии СФУ, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Юрий Маляр.
Как отмечает соавтор исследования, аспирант и преподаватель СФУ Валентина Боровкова, полученные красноярскими учеными соединения обладают выраженной окраской — красной, оранжевой, желтой. Это открывает широкие перспективы для использования «древесных» красителей в производстве тканей и различных окрашенных покрытий. Такие красители обладают высокой стойкостью и глубоко проникают в материал.
Исследование проведено в рамках госзаказа Министерства науки и высшего образования России. Исследование Modification of aspen wood ethanol lignin via azo coupling: promising polymers from renewable plant biomass опубликовано в издании Springer Nature.