Химики «подсмотрели» вещество для нового солнцезащитного фильтра в человеческих глазах
Фото:
Чердак
Ученые из России, Казахстана и Швейцарии обнаружили новый эффективный фильтр ультрафиолета. Оказалось, что если взять кинуренин — аминокислоту, которая предохраняет от солнца человеческие глаза — и немного ее модифицировать, получится новое вещество, которое защищает от ультрафиолета еще лучше. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.
Ультрафиолетовое излучение (УФ) — самая «горячая» коротковолновая часть солнечного излучения, ей соответствуют фотоны с длинами волн до 400 нм. Для защиты от этого излучения используют специальные вещества — УФ-фильтры. Хороший УФ-фильтр должен удовлетворять трем условиям: во-первых, эффективно поглощать излучение в УФ-диапазоне. Во-вторых, быстро «сбрасывать» поглощенную энергию, например, рассеивая ее в виде тепла. И, наконец, в-третьих, химическая стабильность — фильтр не должен вступать ни в какие реакции под действием света — окисления, полимеризации и другие. Существуют как искусственные, так и природные УФ-фильтры, например, аминокислота кинуренин, которая содержится в глазах человека.
Химики из Новосибирска, Женевы и Астаны уже давно изучают оптические свойства кинуренина. В своей новой работе они решили модифицировать это вещество, получив из него соответствующий карбоксикетоалкен —молекулу, которая очень похожа на кинуренин, но имеет двойную связь углерод-углерод. Синтезировать карбоксикетоалкен из кинуренина можно в одну стадию, отщепив амино-группу и атом водорода.
Оказалось, что новое вещество не уступает исходному кинуренину в поглощении ультрафиолета и заметно превосходит его в скорости рассеивания. Механизм рассеивания такой же — неадиабатический (с выделением тепла) переход электрона из возбужденного высокоэнергетического состояния в исходное. А вот скорость перехода у карбоксикетоалкена гораздо выше. Например, в воде этот процесс занимает всего 0,9 пикосекунд — в 40 раз быстрее, чем у кинуренина.
Кроме того, в отличие от кинуренина, новое вещество не нуждается для «сбрасывании» энергии в помощи растворителя, точнее, его водородных связей, которые могут помочь электрону вернуться в исходное состояние. Карбоксикетоалкен показывает высокие скорости рассеивания в разных растворителях (кинуренин — только в «водородных» растворителях — воде и спирте). Причина такого хорошего рассеивания — в структуре карбоксикетоалкена. Из-за двойной связи его молекула более плоская в возбужденном состоянии, что сближает энергетические уровни возбужденного и исходного состояния и упрощает переход между ними.
Авторы считают, что новый УФ-фильтр ждет большое будущее как в косметологии и медицине, так и в различных технологиях.
Rambler
Читайте также:
