Mokslo ir technologijų pasaulis

Įprasti cheminiai-technologiniai metodai, naudojami naujų medžiagų sintezei, paprastai reikalauja gana sudėtingos įrangos. Medžiagų sintezė zolių-gelių technologijos metodu dažniausiai atliekama nesudėtingomis sąlygomis ir jai nereikia brangios ir sudėtingos įrangos.

Visi procesai paprastai vyksta oro atmosferoje, nedidelės temperatūros ir slėgiai¹. Junginiai sintetinami naudojant skystus prekursorius. Įprastus metalų oksidinius kserogelius galima pagaminti per 2 valandas.

Minėta metodika leidžia vystyti naujų metalo-biomolekulinių junginių sintezės technologiją, nes išvengiama aukštų temperatūrų, galinčių paveikti karščiui jautrias biomolekules (fermentus, baltymus ir pan.). Siekiama susintetinti tokias struktūras, kurios užtikrintų jų panaudojimą kaip metaloorganinius vaistus bei diagnostikos įrankius. Jeigu vėžinės ir virusinės ligos iki šiol labai pavojingos visuomenės sveikatai, tai po antibiotikų atsiradimo buvo laikoma, kad bakterinės infekcijos jau yra praeities problema. Tačiau paskutiniu metu žmogaus atsparumo antimikrobiniams preparatams tapo opia problema². Vaistai, kurių pagrindą sudaro metaloorganiniai kompleksai, gali turėti labai įvairias struktūrines savybes ir yra puikiai suderinami su biomakromolekulėmis.

Tradiciniai organiniai vaistai, kuriuose angliavandenilis yra tiesinių, trikampių ar keturkampių konfigūracijų rėmuose, metaloorganiniai kompleksai, su koordinaciniais skaičiais didesniais nei keturi, turi didesnę geometrinę įvairovę. Todėl metalo-bioorganiniai vaistai gali turėti klinikinį pranašumą palyginus su tradiciniais organiniais vaistais. Verta paminėti, kad zolių-gelių metodu gaunamos medžiagos pasižymi aukštu švarumu, cheminiu homogeniškumu ir tiksliu norimų dalelių (granulių) dydžiu. Plonus sluoksnius nesudėtinga formuoti ant įvairių paviršių, dažniausiai naudojamas „spin coating“ metodas. Zolių-gelių metodas šiuo metu turi didelį populiarumą elektrocheminių ir biojutiklių srityje³. Taip pat plačiai naudojamas biologiškai aktyvių medžiagų plėtojimo srityje, tokių kaip stiklo, keramikos ar paviršių dangoms gauti⁴.

Lietuvos edukologijos universitete įgyvendinant podoktorantūros stažuotės temą „Cheminių ryšių tyrimas pereinamųjų metalų oksiduose ir metalų-bioorganinėse struktūrose Rentgeno fotoelektroninės spektroskopijos ir ab-initio metodais“ zolių-gelių metodu pirmą kartą buvo susintetintos naujos metalų-bioorganinės struktūros. Tarp jų nauji vanadžio-gliukozės, vanadžio-baltymo, vanadžio-hematoporfirino kserogeliai.

V₂O₅×nH₂O (a), (BSA)_0.001V₂O₅×nH₂O (b) ir (BSA)_0.01V₂O₅×nH₂O plonų sluoksnių AJM nuotraukos ant žėručio plokštelės.

Gautos metalų-bioorganinės medžiagos tirtos Lietuvos ir Italijos mokslo institucijose. Buvo atlikti Rentgeno fotoelektroninės spektroskopijos (RFS) tyrimai, kurių dėka buvo įvertinta tiriamų struktūrų kokybė ir tarpatominiai cheminiai ryšiai. Išskirtos pagrindinės dominančių elementų ryšių energijų smailės, joms atlikta priderinimo procedūra. RFS spektrų aproksimacija ir analizė leido paaiškinti nuo ko priklauso valentinės juostos ir gilesnių sluoksnių juostų formos, kokius juostų pokyčius lemia paviršinės junginių savybės bei temperatūra. Paviršinės šių medžiagų nuotraukos skenuojančios elektroninės mikroskopijos (SEM) ir atominių jėgų mikroskopijos (AJM) metodais rodo didelius paviršiaus pokyčius, ypatingai baltymu legiruotiems bandiniams. Nustatėme, kad tokio tipo junginiai pasižymi dideliu jautrumu išoriniam poveikiui (pvz. drėgmei). Gliukozės pagrindu gauti kserogeliai gali pasitarnauti biosensorių plėtojime, pvz. nustatyti cukraus kiekį kraujyje (ant plonos plėvelės užlašinus kraujo lašą pasikeičia bandinio varža).

Podoktorantūros stažuotė finansuojama pagal Europos Sąjungos struktūrinių fondų Žmogiškųjų išteklių plėtros veiksmų programos, Mokslininkų ir kitų tyrėjų mobilumo ir studentų mokslinių darbų skatinimo priemonės (VP1-3.1-ŠMM-01) įgyvendinamą projektą „Podoktorantūros (post doc) stažuočių įgyvendinimas Lietuvoje“. 

1. Livage J. Coord. Chem. Rev. 1998, 999, 178.
2. Bancroft E.A. J. Am. Med. Assoc. 2007, 298, 1803.
3. Huang W-D., Cao H., Deb S., Chiao M., Chiao J.C. Sens. Act. A 2011, 169, 1.
4. Beganskiene A., Raudonis R., Jokhadar S.Z., Batista U., Kareiva A. J. Phys.: Conf. Ser. 2007, 93, 012050.