Гидрогель защитил мышей от опьянения

Он выступал катализатором окисления этанола

Химики из Швейцарии разработали съедобный гидрогель на основе молочного белка бета-лактоглобулина, способный окислять этанол до уксусной кислоты в желудочно-кишечном тракте и предотвращать интоксикацию. В качестве окислителя выступала перекись водорода, образующаяся из глюкозы в присутствии наночастиц золота. Исследование опубликовано в Nature Nanotechnology.

Эта новость появилась на N + 1 при поддержке ежегодной Национальной премии в области будущих технологий «Вызов». В 2023 году ее присудили за ионный квантовый процессор, магниты из высокотемпературного сверхпроводника, вычислительные устройства на основе поляритонов и оптический транзистор, а также открытия, позволившие создать новые подходы для лечения заболеваний мозга

Этиловый спирт, содержащийся в алкогольных напитках, при потреблении попадает сначала в желудочно-кишечный тракт, а затем кровью переносится в печень. В печени этанол окисляется до ацетальдегида, а он — до уксусной кислоты. При этом окисление до безвредной уксусной кислоты происходит достаточно медленно, поэтому токсичный ацетальдегид успевает нанести урон клеткам печени, что может приводить к циррозу и другим болезням.

Химики под руководством Раффаэле Мезенги (Raffaele Mezzenga) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха предложили съедобный материал, способный напрямую окислять этанол до уксусной кислоты в желудке и кишечнике еще до его всасывания в кровь.

Сначала ученые приготовили катализатор окисления из коммерчески доступного молочного белка бета-лактоглобулина, который обработали кислотой при нагревании для образования фибрилл — длинных переплетенных белковых агрегатов, а затем смешали с нитратом железа в смеси этанола и полиэтиленгликоля. При этом ионы железа образовали комплекс с аминогруппами, содержащимися в бета-лактоглобулине.

Полученное вещество оказалось очень активным катализатором окисления этанола и ацетальдегида до уксусной кислоты в присутствии перекиси водорода. Его специфическая активность при использовании этанола в качестве субстрата составляла 7,9 единицы на миллиграмм. Что особенно важно, согласно данным ЯМР-спектров при окислении этанола ацетальдегид либо вообще не образовывался, либо быстро окислялся до уксусной кислоты — но не накапливался в растворе. Кроме того, полученный катализатор сохранял около 90 процентов своей активности даже после нескольких часов в кислой среде, напоминающей среду в человеческом желудке.

Полученный катализатор химики решили протестировать на мышах, потребивших алкоголь. Для этого они сначала приготовили допированные наночастицами золота бета-лактоглобулиновые фибриллы, а затем смешали их с полученным заранее катализатором окисления. Идея была в том, чтобы наночастицы золота выступили катализатором превращения глюкозы в глюконовую кислоту и перекись водорода, которая, в свою очередь, будет окислителем в реакции с этанолом.

Лабораторных мышей химики сначала накормили полученным гидрогелем в смеси с глюкозой, а затем смесью, содержащей около пяти объемных процентов этанола. Через пять часов уровень алкоголя в крови мышей, получивших гидрогель, был на 56 процентов меньше, чем у контрольной группы, не принимавшей гидрогель. Кроме того, у мышей, потреблявших алкоголь в течение 10 дней, наблюдалась потеря веса. А мыши, потреблявшие алкоголь вместе с гидрогелем, наоборот, набрали вес, как и трезвая контрольная группа.

Так химики разработали съедобный гидрогель для быстрого уменьшения содержания алкоголя в желудочно-кишечном тракте и, следовательно, в крови. Как пишут ученые, они не видят препятствий для применения своего изобретения людьми, и уже подали заявку на патент.

Поправка

Заголовок первой версии этой новости звучал так: «Мыши протрезвели благодаря гидрогелю из бета-лактоглобулина». Мы заменили его, так как термин «протрезвели» неверно отражал суть описываемого явления. Полученный учеными гидрогель не помогает протрезветь — избавиться от алкоголя в крови. Скорее, он помогает не опьянеть, то есть, предотвратить всасывание спирта в кровь за счет его окисления в желудке и кишечнике. Просим прощения за эту ошибку.

Недавно мы рассказывали о том, как химики получили очень прочный и эластичный гидрогель, шарик из которого выдерживал вес человека.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Соль серебра позволила превратить алкены в 1,3-дизамещенные продукты

Реакция сработала благодаря гидридному сдвигу