[러시아] 사우스우랄대학, 하·폐수서 금지된 물질 검출 위해 폴리머 구성

사우스우랄 주립대학교(South Ural State University  ; SUSU) 과학자의 참여로 만들어진 분자적으로 각인된 중합체는 하·폐수에서 금지된 물질을 감지하는 독특한 센서의 기반이 되었다.

약물 생산의 문제가 특히 심각한 유럽국가의 경찰력은 이러한 발전에 관심을 보였다.

이 중합체 생성에 대한 연구결과는 『퍼스트 궐틸 저널(first quartile journal)』인 바이오센서와 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)에 실렸다.

사우스우랄 주립대학교(SUSU) 나노기술연구교육센터(Nanotechnology Research and Education Centre)의 나탈리아 벨로글라조바(Natalia Beloglazova)  선임연구원이 포함된 국제팀은 폐수에서 불법 약물 실험실에서 생성된 약물의 흔적을 탐지하는 임무를 맡았다.

과학자들은 자동 센서 시스템을 설계하여 마이크로몰 프로젝트의 기반이 되었다(유럽연합의 연구와 혁신을 위한 Horizon 2020 프로그램의 일부).

이 개발은 폐수 흐름을 지속적으로 모니터링하기 위한 센서 시스템으로 구성되어 있다. 그들의 폐기물이 생산의 흔적을 담고 있기 때문에 감시를 통해 합성 암페타민(amphetamine) 약을 만드는 실험실을 찾을 수 있다.

유럽은 현재 이 심각한 문제에 직면하고 있다; 결국, 불법 시장으로 공급되는 대부분의 물자는 그 지역 국가들로부터 나오고, 여기서 암페타민에 특별한 관심이 쏠리고 있다.

나탈리아 벨로글라조바(Natalia Beloglazova)는 "단순함 때문에, 루크아트(Leuckart) 합성은 암페타민을 생산하는 가장 인기 있는 방법이다. 잘 알려진 벤질 메틸케톤(benzyl methyl ketone)은 N-포맷 필로폰(N-formylamphetamine)으로 환원되고, 그 후 가수분해되어 관련 암페타민 소금이 된다. 알칼리성 화합물이 첨가되면 염분은 암페타민 프리베이스(amphetamine free base)로 변하는데, 이것은 다른 나라나 심지어 대륙으로 액체로 운반될 수 있다"라고 말했다.

나탈리아 벨로글라조바(Natalia Beloglazova)는 이어 "Leuckart 반응에서 나온 폐기물은 암페타민 합성을 나타내는 특정 마커를 포함하고 있다. 그것이 우리가 특정 암페타민 마커를 식별하기 위해 화학 센서를 설계한 이유이다"라고 나탈리아 벨로글라조바(Natalia Beloglazova)는 공유했다.

그들의 최근 연구에서, 러시아, 벨기에, 폴란드의 과학자 팀은 암페타민 마커 중 하나인 벤질 메틸 케톤(benzyl methyl ketone)을 위해 고선택의 분자로 각인된 폴리머의 합성을 연구했다.

이 중합체는 하·폐수 모니터링에 참여하는 정전식 센서를 만드는 데 사용되었다. 그러한 장치는 이전에 시장이나 사용 중에 존재한 적이 없다.

가장 적합한 단량체와 교차 연결 요소를 선택하기 위해 연구원들은 계산 방법을 사용했다. 링크의 도움으로, 개발자들은 중합체의 방법과 프로토콜을 비교하고 중합체의 특성의 영향을 분석했다. 합성된 부품들은 황금 전극의 표면에 고정되지 않았다.

연구원들은 베를린의 하수 시스템에 접근할 수 있는 권한을 부여받은 베를린에서 만들어진 중합체의 효율성을 연구하고 있었다. 그 개발은 모든 단계에서 성공적으로 테스트되었다.

설계된 폴리머에 기초하여 만들어진 센서의 사용은 폴란드, 네덜란드, 독일, 벨기에 등 불법 마약 산업과 가장 어려운 상황을 가진 몇몇 유럽 국가의 경찰들의 관심의 대상이다.

사우스우랄 주립대학교(SUSU)는 디지털 혁신 대학으로, 과학과 기술 개발의 대부분의 우선순위에서 혁신적인 연구가 수행된다.

러시아 연방의 연구 및 기술 개발 전략에 따라 이 대학은 디지털 산업, 재료 과학, 생태학 분야의 대규모 과학 분야 복합 프로젝트 개발에 주력하고 있다.

이러한 분야의 틀 안에서, 야금, 기계 공학, 전력 산업, 주택과 공동 서비스, 안전한 도시 기반 시설, 그리고 인간 안락의 대상이 연구되고 있다.

사우스우랄 주립대학교(SUSU)는 선도적인 연구 및 교육 센터들 사이에서 러시아 대학들의 경쟁력을 강화하는 것을 목표로 하는 '프로젝트 5-100'의 참여자이다.

 
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Scientists Created Polymers To Detect Banned Substances In Wastewater

Molecularly imprinted polymers, which have been created with the participation of a SUSU scientist, have become a base for a unique sensor detecting banned substances in wastewater.

Police forces in European countries, where the problem of drugs production is particularly acute, have shown interest in this development.

The results of the research on creating these polymers have been published in a first quartile journal, Biosensors and Bioelectronics.

An international team, which included Senior Research Fellow of the SUSU Nanotechnology Research and Education Centre Natalia Beloglazova, were set a task of detecting in wastewater the traces of drugs created in illicit drug laboratories.

The scientists have designed an automated sensor system, which became the base of the Micromole project (a part of the Horizon 2020 program for research and innovation of the European Union).

The development consists of a system of sensors intended for continuous monitoring of a wastewater flow. The monitoring allows to search for the laboratories creating synthetic amphetamine drugs since their waste contains the traces of production.

Europe is currently facing this acute problem; after all, the majority of the supplies to the illicit market comes namely from the countries of that region, and special attention is paid to amphetamine here.

"Due to its simplicity, Leuckart synthesis is the most popular method of producing amphetamine. The well-known benzyl methyl ketone is reduced to N-formylamphetamine, and then it is hydrolyzed to a relevant amphetamine salt. After an alkaline compound is added, the salt turns into an amphetamine free base, which can be transported as a liquid to different countries, or even continents."

"The waste from the Leuckart reaction contain certain specific markers, which are indicative of the amphetamine synthesis. That is why we've been designing chemical sensors to identify certain amphetamine markers," shared Natalia Beloglazova.

In their recent research, the team of scientists from Russia, Belgium and Poland have studied the synthesis of highly-selective molecularly imprinted polymers for benzyl methyl ketone - one of the amphetamine markers.

These polymers were used to create capacitive sensors participating in the wastewater monitoring. No such devices have ever existed in the market or in the use before.

To select the most suitable monomers and crosslinking elements, the researchers used the calculation approach. With the help of the links, the developers compared the methods and protocols of polymerization, and analyzed the influence of the characteristics of the polymers. The synthesized parts were immobilized on the surface of golden electrodes.

The researchers were studying the efficiency of the created polymers in Berlin, having been granted access to the city's sewage system. The development was successfully tested at all stages.

The use of the created sensor based on the designed polymers is a subject of interest to the police forces of several European countries at once, where there is the most difficult situation with illicit drug industry: Poland, the Netherlands, Germany, and Belgium.

South Ural State University is a university of digital transformations, where innovative research is conducted in most of the priority fields of development of science and technology.

In accordance with the strategies of research and technological development of the Russian Federation, the university is focused on the development of big scientific interdisciplinary projects in the field of digital industry, materials science, and ecology.

Within the framework of these fields, objects of metallurgy, mechanical engineering, power industry, housing and communal services, safe urban infrastructure, and human comfort are being studied.

SUSU is the participant of Project 5-100, which is aimed to enhance the competitiveness of Russian universities among the leading research and education centres.

[출처=워터온라인(https://www.wateronline.com/doc/scientists-created-polymers-to-detect-banned-substances-in-wastewater-0001) /2020년 12월 24일]