Химики из Северо-Западного университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) и Сент-Эндрюсского университета (Великобритания) нашли способ получения съедобных металлоорганических каркасных структур (metal-organic framework, MOF).

MOF представляют собой кристаллы с упорядоченной структурой. Узлы их решёток, содержащие переходные металлы (медь, цинк, никель, кобальт), соединяются органическими молекулами. В порах MOF можно хранить водород или диоксид углерода; кроме того, такие кристаллы подходят для разделения газов, катализа и направленного переноса лекарственных препаратов в организме. Подавляющее большинство известных вариантов MOF строится с применением органических «блоков», получаемых из нефтепродуктов.

Авторы постарались создать экологичную версию MOF, построенную на основе доступных, натуральных и нетоксичных веществ.

Проблема заключается в том, что природные «блоки» обычно не имеют нужной симметрии, — говорит один из исследователей Фрейзер Стоддарт (Fraser Stoddart). — Это препятствует их кристаллизации в требуемую пористую структуру».

Рис. 1. Полученные авторами съедобные кристаллы (иллюстрация из журнала Angewandte Chemie International Edition).

Решить проблему помог получаемый из кукурузного крахмала γ-циклодекстрин, объединяющий в симметричное кольцо восемь остатков глюкозы. Во многих странах циклодекстрины разрешены к применению в качестве пищевых добавок. Вторым ингредиентом стала соль щелочного металла: хлорид калия или консервант E212 — бензонат калия. Ингредиенты растворялись в воде и кристаллизовались с помощью обычного зернового спирта Everclear.

Полученные кристаллы составлены из кубов, образованных шестью молекулами γ-циклодекстрина, которые связываются ионами калия. Поры занимают 54% общего объёма.

Пористая структура создаётся быстро и явлется недорогой, — замечает другой участник исследования Рональд Смелдоун (Ronald Smaldone). — Процесс изготовления MOF на базе нефтепродуктов, напротив, может растягиваться надолго и требовать значительных вложений».

Важно и то, что в воде новые MOF распадаются на исходные элементы, после чего их можно восстановить с использованием спирта.

Результаты работы опубликованы в статье: Ronald A. Smaldone, Ross S. Forgan, Hiroyasu Furukawa, Jeremiah J. Gassensmith, Alexandra M. Z. Slawin, Omar M. Yaghi, J. Fraser Stoddart Metal–Organic Frameworks from Edible Natural Products – Angewandte Chemie International Edition. – DOI: 10.1002/anie.201002343, 16 AUG 2010.

По материалам: