Hemija

Jana Velimirović (2003), Beograd, 4. razred, XIV beogradska gimnazija

Mentor:
Križan Pavle, student Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

U savremenim industrijama skroba amilolitički enzimi su potisnuli upotrebu klasičnih kiselinskih katalizatora, jer oni zahtevaju visoke temperature i pritisak, kao i skupu opremu. Prednost hidrolize skroba α-amilazom je dobijanje veće količine hidrolizata u čistijem stanju. Brz razvoj enzimskih tehnologija doneo je i nove izazove kao što su pitanja ekonomičnosti, mogućnosti višekratne upotrebe i kontaminacije proizvoda. Jedan od načina prevazilaženja ograničavajućih faktora za implementaciju enzima jeste njihova imobilizacija na čvrstim nosačima. Osnovni cilj ovog rada je ispitivanje imobilizacije α-amilaze na magnetnim česticama kobalta modifikovanim polianilinom (Co-PANI) metodom adsorpcije radi dobijanja višefunkcionalnog biokatalizatorskog sistema pogodnog za višekratnu hidrolizu skroba. U ovom radu α-amilaza je imobilisana na dva načina. Metodom adsorpcije na Co-PANI i metodom kovalentne imobilizacije glutaraldehidom, kako bi se uporedile aktivnosti α-amilaze imobilisane različitim tehnikama imobilizacije uz pomoć istog imobilizata. Nanočestice kobalta su sintetisane vrlo jednostavnom metodom redukcije pomoću NaBH 4 na sobnoj temperaturi. Pokazale su dobru stabilnost što ih čini boljim od klasičnih nanočestica sa gvožđem. Zatim rađeni su DNS eseji kako bi se odredila aktivnost slobodne i imobilisane α-amilaze. Aktivnost enzima imobilisanog adsorpcijom bila je 0.1504 U/mg (Co-PANI, CP), dok je kovalentnim vezivanjem bila 0.0355 U/mg (Co-PANI-Glutaraldehid, CPG). Nakon 10 ciklusa svaki od eseja pokazao je dobru rezidualnu aktivnost, 0.2678 U/mg CP i 0.3139 U/mg (CPG). U odnosu na početne eseje čak se može uočiti porast aktivnosti. Co-PANI su se pokazale kao dobar nosač za imobilizaciju α-amilaze, a u narednim istraživanjima trebalo bi na više načina okarakterisati imobilizat i odrediti optimalne uslove ovakve imobilizacije.

Sofija Gerić (2006), Novi Sad, 2. razred, Gimnazija “Jovan Jovanović Zmaj”

Mentori:
Blagojević Luka, student Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu Mićić Aleksa, student Medicinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Hitozan i alginat su prirodni polimeri koji se mogu koristiti za kontrolisano otpuštanje različitih agenasa. U ovom istraživanju korišćeni su za formiranje filmova koji bi omogućili otpuštanje antimikrobnih agenasa, zarad potencijalne upotrebe kao aktivnog antimikrobnog pakovanja. Inkorporirana su dva agensa, natrijum-benzoat i kalijum-sorbat. Ispitivano je njihovo otpuštanje, antibakterijsko i antifungalno dejstvo. Formirana su tri tipa filma alginata i hitozana: sa 0.1, 0.3 i 1g natrijum-benzoata, sa 0.1, 0.3 i 1g kalijum-sorbata, i filmovi sa oba izabrana agensa. Otpuštanje je ispitivano na četiri pH vrednosti: 3.5, 4.5, 5.5 i 7, a antimikrobno dejstvo na dve bakterijske i dve gljivične kulture: E. coli, S. aureus, A. oryzae i Penicillium sp. Pokazano je da filmovi koji su sadržali 1g korišćenih antimikrobnih jedinjenja u svim sredinama otpuštaju količine dovoljne za inhibiciju svih izabranih kultura.

Anđela Stojičić (2004), Subotica, 3. razred, Gimnazija “Svetozar Marković”, Subotica

Mentori:
Slijepčević Marko, student Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu Mićić Aleksa, student Medicinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Kurkumin je glavni sekundarni metabolit koji se može pronaći u rizomu biljke Curcuma longa. Prethodna istraživanja ukazuju na inhibitorno dejstvo kurkumina i nekih od njegovih derivata na ćelijski rast hepatocelularnog karcinoma, najčešćeg tipa primarnog malignog tumora jetre. Kvercetin je polifenol prirodnog porekla, sa sposobnošću da smanji proliferaciju hepatocelularnog karcinoma. Kroz modifikaciju hemijske strukture ovih jedinjenja moguće je značajno poboljšati njihovu biološku aktivnost. Cilj ovog istraživanja bila je sinteza novih supstituisanih benzilovanih derivata kurkumina i ispitivanje njihovog uticaja na vijabilitet ćelijske linije hepatocelularnog karcinoma Huh7, kao i međusobnog dejstva sa sulfonovanim derivatom kvercetina. Uticaj derivata na vijabilnost ćelija ispitan je pri koncentraciji od 100 µM i trajanju tretmana od 9 i 16 časova, korišćenjem dva metabolička testa (MTT i test aktivnosti kisele fosfataze). Pri trajanju tretmana od 9h nijedan od sintetisanih derivata nije uticao na aktivnost ispitivanih enzima. Sulfonovani derivat kvercetina je smanjio aktivnost enzima kisele fosfataze, pri trajanju tretmana od 16h. Oba novosintetisana derivata kurkumina smanjila su aktivnost mitohondrijskih enzima, pri trajanju tretmana od 16h. Derivat sa hlorom se pokazao kao efektivniji u odnosu na derivat sa nitro grupom. Nije zabeleženo aditivno niti sinergističko dejstvo ispitivanih derivata. Drugačiji efekat na ispitivane enzime ukazuje na razlike u mehanizmu dejstva ovih jedinjenja, kao i različitu ulogu izmenjenih funkcionalnih grupa u njihovoj biološkoj aktivnosti. Smanjena aktivnost ispitivanih enzima bi pre mogla biti posledica direktnog efekta ispitivanih derivata, nego smanjenja ćelijske vijabilnosti. Sa produženjem vremena tretmana, verovatno je da bi došlo do smanjenja ćelijske vijabilnosti. Oba derivata kurkumina, kao i derivat kvercetina ispoljili su dejstvo na aktivnost ispitivanih enzima, ali bez značajnog uticaja na vijabilnost ispitivane ćelijske linije. Potrebno je produžiti vreme tretmana i dalje ispitati mehanizme kojima ovi derivati utiču na vijabilitet tumorskih ćelija, u cilju stvaranja bolje podloge za buduća istraživanja i razvoj efektnog agensa za lečenje hepatocelularnog karcinoma.

Valerija Ćirić (2004), Bela Palanka, 3. razred, Srednja škola “Niketa Remezijanski”

Mentori:
Koldžić Filip, student Tehnološko-metalurškog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Otpadne vode koje sadrže različite polutante iz različitih grana industrije predstavljaju ozbiljnu opasnost po živi svet. Jedna od obećavajućih metoda za prečišćavanje otpadnih voda jeste fotokataliza, jer tokom ovog procesa može doći do potpune mineralizacije polutanata. Zbog svojih adekvatnih svojstava kao što su fotostabilnost, netoksičnost, relativno niska cena i laka dostupnost, titan-dioksid se često koristi kao efikasan fotokatalizator. Međutim, široka zabranjena zona titan- dioksida ograničava njegovu primenu, dok niska kvantna efikasnost ograničava nastajanje slobodnih elektrona i elektronskih šupljina koji su zaslužni za stvaranje reaktivnih vrsta koje degradiraju organske polutante. Modifikovanjem titan-dioksida provodnim polimerima, kao što je polianilin (PANI) može se postići sužavanje zabranjene zone i apsorpcija u vidljivom delu spektra, kao i povećanje kvantne efikasnosti. Glavni cilj ovog istraživanja bio je sinteza PANI/TiO 2 kompozita sa različitim udelom PANI i ispitivanje njihove efikasnosti u fotokatalitičkoj degradaciji azo boje Reactive Orange 16. PANI/TiO 2 kompoziti su sintetisani radikalskom polimerizacijom anilina u prisustvu nanočestica TiO 2 . Sintetisani kompoziti pokazali su visoku fotokatalitičku aktivnost u degradaciji boje Reactive Orange 16. Najefikasniji kompozit razgradio je 96% početno prisutne boje nakon 90 minuta ozračivanja. Takođe, pokazano je da kompoziti sa većim udelom PANI pokazuju veću fotokatalitičku efikasnost, ali i da se sa porastom odnosa masa PANI i TiO 2 smanjuje povećanje fotokatalitičke efikasnosti.

Jana Miloradović (2005), Požarevac, 2. razred, Požarevačka gimnazija

Mentori:
prof. dr Vujčić Zoran, Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu Križan Pavle, student, Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu

Sintetičke boje predstavljaju veliku grupu organskih jedinjenja koje se primenjuju u svim područjima ljudskog delovanja, samim tim spadaju u vodeće zagađivače. Ispitano je da li lakaza, produkovana iz gljive Trametes vesticolor, može razgraditi tekstilne boje i time biti upotrebljena u procesu prečišćavanja otpadnih voda. Radi poređenja efikasnosti degradacije, korišćena je slobodna i imobilizovana lakaza. Za degradaciju slobodnom lakazom korišćene su boje: Congo red, Bezaktiv gelb, Reactive yellow, Remasol brilliant blue, Reactive black 5, a za degradaciju imobilizatima boja Congo red. Enzim je imobilizovan u želatinu koncentracije 4%, 8% i 12% i imobilizati su umreženi u 1% rastoru glutaraldehida kako bi se sprečio gubitak enzima. Ispitano je i da li imobilizati mogu biti ponovo korišćeni posle prvog ciklusa obezbojavanja. Pokazano je da slobodna lakaza može degradirati boje sa velikim stepenom uspešnosti (posle 24 h degradirano je 78,88% boje Remasol brilliant blue). Dokazano je da se boje mogu degradirati i imobilizatima sa uspešnošću približnoj uspešnosti sa slobodnim enzimom. Procenat degradacije boje Congo red slobodnim enzimom nakon 24 h bio je 66,05%, a 4% imobilizatom 64,03%. Utvrđeno je da se imobilizati mogu ponovo upotrebiti. Imobilizat sa 4% želatina posle prvog ciklusa zadržao je 55, 60% svoje prvobitne aktivnosti.

Vukašin Lalović (2003), Beograd, 4. razred, Prva beogradska gimnazija

Mentori:
Koldžić Filip, student Tehnološko-metalurškog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Prilikom konvencijalnih redukcija nitro jedinjenja do amino jedinjenja nastaju velike količine oksida prelaznih metala, koji zagađuju životnu sredinu, zbog čega se razvijaju nove metode za redukciju nitro jedinjenja. Nanočestice metala se često koriste kao efikasni katalizatori u ovakvim reakcijama zbog velikog odnosa površine i zapremine. Međutim, nanočestice uglavnom imaju tendenciju ka aglomeraciji, zbog čega se često sintetišu i primenjuju na odgovarajućim nosačima. Kao nosači za nanočestice se često korite hidrogelovi, jer pored toga što sprečavaju aglomeraciju samih nanočestica, omogućavaju strujanje reakcione smeše kroz celu strukturu hidrogela i konstantan kontakt sa nanočesticama. U ovom istraživanju uspešno je sintetisan kompozit nikla i poli(2-akrilamido-2-metil- 1-propansulfonske kiseline) i ispitano je njegovo katalitičko dejstvo na redukciju 4- nitroanilina do 1,4-diaminobenzena pomoću natrijum-borhidrida. Kinetika reakcije praćena je merenjem apsorbancije reakcione smeše u prisustvu i odsustvu sintetisanog kompozita. Sintetisani kompozit pokazao je efikasno katalitičko dejstvo na redukciju 4-nitroanilina. Nakon 90 minuta postiže se efikasnost redukcije od 63,2%. Prinos katalizovane reakcije je približno 6 puta veći od prinosa nekatalizovane reakcije, što ukazuje na značajnu efikasnost sintetisanog kompozita.

Anđelija Jovanović (2005), Vlasotince, 3. razred, Gimnazija ,,Stevan Jakovljević”

Mentori:
Igor Topalović, student Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu

U ovom radu je razvijena nova voltametrijska metoda za detekciju hloramfenikola pomoću elektrode od staklastog ugljenika modifikovanom nanočesticama bakar-volframata i molekulski obeleženim polipirolom. Nanočestice bakar-volframata su sintetisane metodom taloženja i njihova karakterizacija je izvršena pomoću skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM) i energetski disperzivne rendgenske spektroskopije (EDS). Tanak sloj polimera na površini elektrode sintetisan je elektropolimerizacijom pirola uz pomoć ciklične voltametrije (CV), u prisustvu hloramfenikola kao templata ili bez njega kako bi se dobio obeleženi (MIP), odnosno neobeleženi polimer (NIP). Pripremljene su četiri različite modifikovane elektrode koristeći molekulski obeleženi ili neobeleženi polipirol, sa ili bez nanočestica bakar-volframata (GCE|NIP, GCE|CuWO 4 |NIP, GCE|MIP i GCE|CuWO 4 |MIP). Određivanje hloramfenikola je vršeno u vodenim rastvorima u troelektrodnom sistemu, sa modifikovanom elektrodom kao radnom; korišćena je diferencijalna pulsna voltametrija (DPV). Utvrđeno je da najveći odziv prema hloramfenikolu ima GCE|CuWO 4 |MIP elektroda, zbog čega je ona korišćena u daljim ispitivanjima. Uočena je linearna zavisnost između jačine struje pika i koncentracije hloramfenikola u intervalu od 1×10 –6 M do 5×10 –5 M sa koeficijentom korelacije od 0,995. Limit detekcije iznosio je 1×10 –6 M, dok je osetljivost metode bila (255±7) µA/mM. Kao realni uzorak analizirane su kapi za oči sa hloramfenikolom i rezultati dobijeni korišćenjem DPV su upoređeni sa rezultatima dobijenim uz pomoć HPLC.