15 March 2023, 17:00

Легочная жидкость стабилизировала один из оксидов урана

Легочная жидкость стабилизировала один из оксидов урана
Рамановские спектры оксидов урана до и после воздействия в растворах, имитирующих жидкости из легких (L) и желудочно-кишечного тракта (G)

Оксиды урана могут попасть в окружающую среду множеством путей: при добыче, утечках на объектах ядерного топливного цикла, с водой и ветрами с загрязненных территорий. Затем вещества могут оказаться и в организме — при вдыхании и случайном проглатывании вместе с едой и питьем. Соединения урана не только радиоактивны, но и токсичны, поскольку, как и в случае других тяжелых металлов, могут связываться с белками-ферментами в клетках и нарушать их работу. Больше всего страдают почки, а при длительном отравлении — органы кроветворения и нервная система.

Чтобы понять, насколько велики риски для здоровья пострадавших и как эффективнее бороться с последствиями, важно понимать, что происходит с оксидами урана под действием жидкостей организма. Так, исходный диоксид может окисляться, в результате чего меняется валентность металла, присоединяется все больше атомов кислорода, меняется структура, а значит, и свойства соединения. Продукты реакций с веществами внутри организма могут по-разному растворяться, выводиться и влиять на работу клеток.

Исследователи Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Курчатовского института и Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН решили выяснить, что произойдет с разными оксидами урана (UO2, U4O9, U3O8 и UO3) при воздействии на них искусственных аналогов жидкостей легких, желудка и кишечника. Поскольку в легких частицы могут сохраняться очень долго, соответствующий эксперимент продолжался 34 дня, тогда как на модели пищеварительных жидкостей — не более 4 часов. Образцы изучали при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния и рамановской спектроскопии.

Результаты эксперимента показали, что изменения структуры оксидов были тем сильнее, чем дольше они находились в жидкости (поэтому заметнее всего они — в легочной), а в случае желудочного и кишечного сока — и в зависимости от рН, хотя и в меньшей степени. Также были отмечены различия между оксидами. UO3 оказался самым стабильным и не изменился, тогда как кислородная решетка U3O8 и UO2.05 стала более упорядоченной. В имитирующей легочную жидкости авторы заметили, что структура U4O9 значительно перестроилась в нестехиометрическую U4O9−y, став, вероятно, стабильнее. Однако это противоречит тому, что обычно уран в степени окисления +6, входящий в состав этого оксида, более растворимый. 

В дальнейшем авторы планируют сосредоточиться на изучении стабильности и свойств U4O9−y и выяснить, стал ли он «безопаснее» своего предшественника. Результаты работы помогут разработать эффективные способы обезвреживания ядерных отходов и лечения пораженных людей.

News article publications

Read also

Разработаны таргосомы — наночастицы для лечения и диагностики рака
Исследователи Института биофизики будущего МФТИ разработали инновационный класс наночастиц — таргосомы — для терапии и диагностики онкозаболеваний. Наночастицы прошли лабораторные испытания на грызунах. Эффективность уничтожения опухоли составила более 90%.
Biochemistry
Cancer Research
Nanomedicine
29 December 2023
Созданы новые искусственные аналоги ферментов
Коллектив исследователей из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Медико-генетического научного центра и Факультета химии Высшей школы экономики получил новые гибридные органо-неорганические материалы на основе оксида церия, свойства которых имитируют свойства природных ферментов (энзимов).
Biochemistry
Biomaterials
Biomedicine
5 December 2023
Получена самособирающаяся система, которая усовершенствует доставку лекарств
Ученые создали систему, в которой в ходе химических превращений самостоятельно образуется эмульсия — смесь двух жидкостей разной плотности, которая напоминает капли масла в воде. Такая система может использоваться при создании новых биосинтетических материалов, применяемых в производстве пищевых продуктов и косметики, а также для доставки лекарств к различным органам.
Biochemistry
Organic Chemistry
Synthesis
5 November 2023
Новый подход к разделению азеотропных и близкокипящих смесей
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН разработали новый способ реализации ректификационного разделения нераздельнокипящих (азеотропных) и близкокипящих систем. Предложенное решение основано на применении в качестве специальных добавок протонных ионных жидкостей, что позволяет эффективно разделять сложные системы на чистые компоненты.
Chemical Physics
Chemical technology
Radiochemistry
25 October 2023
Ученые изучили хромогенные свойства производных человеческих гормонов
Ученые из ЮФУ в сотрудничестве с коллегами из СКФУ и из Египта получили спиропирановые производные человеческих гормонов - бета-эстрадиола и этрона, изучили эффект изменения их оптических свойств под действием облучения или изменения кислотности среды, а также оценили их цитотоксичность.
Biochemistry
Organic Chemistry
Photochemistry
23 October 2023
Созданы наночастицы для терапии под визуальным контролем рака молочной железы
Ученые МФТИ и Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН создали уникальные биосовместимые наночастицы, которые способны распознать и визуализировать раковые клетки в организме, а также уничтожать их под воздействием внешнего света.
Biochemistry
Nanomedicine
Theranostics
15 September 2023