Abgelaufenes Dapagliflozin als vielversprechender Korrosionsinhibitor für Kupfer in 1,0 M Salpetersäure: experimentelle und rechnerische Validierung

Aus Pillenmüll Metalldefense machen

Die meisten von uns betrachten abgelaufene Medikamente als Abfall, der entsorgt werden sollte. Diese Studie verfolgt eine ganz andere Idee: ein nicht mehr für Patienten geeignetes Diabetesmedikament, Dapagliflozin, zum Schutz von Kupfer vor starker Säure einzusetzen. Kupfer findet sich in Alltagsgegenständen von Leitungen bis zu Wärmetauschern, und wenn es korrodiert, kann das teure Ausfälle und Sicherheitsrisiken verursachen. Die Forscher zeigen, dass abgelaufenes Dapagliflozin in aggressiver Salpetersäure einen Schutzfilm auf Kupfer bilden kann, der die Schäden verringert und dem entsorgten Arzneimittel zugleich ein zweites Leben gibt.

Warum Kupfer in aggressiven Medien Schutz braucht

Kupfer wird in der Industrie häufig eingesetzt, weil es Wärme und Strom sehr gut leitet. In sauren Umgebungen wie Beizbädern, Reinigungsflüssigkeiten und chemischen Reaktoren löst sich Kupfer jedoch nach und nach. In Salpetersäure verläuft dieser Angriff besonders heftig und kann sogar winzige Gruben erzeugen, die tief in das Metall eindringen. Ingenieure geben dem Medium oft kleine Mengen spezieller organischer Verbindungen zu, um diesen Prozess zu verlangsamen, aber viele dieser Inhibitoren sind teuer oder nicht umweltverträglich. Die Autoren fragten, ob abgelaufene Dapagliflozin‑Tabletten, die für Patienten nicht mehr geeignet sind, stattdessen als kostengünstiger, sicherer Schutz für Kupfera usrüstung dienen könnten.

Ein Medikament als Metallschutz testen

Um diese Idee zu prüfen, setzte das Team sorgfältig polierte Kupferproben in Salpetersäure mit und ohne gelöstes, abgelaufenes Dapagliflozin bei verschiedenen Konzentrationen und Temperaturen ein. Sie wogen die Proben vor und nach dem Einlegen, um den Metallverlust zu bestimmen, und nutzten elektrische Messmethoden, um die Geschwindigkeit der Korrosionsreaktionen an der Oberfläche zu verfolgen. In allen Tests reduzierte das Hinzufügen des Medikaments die Auflösungsrate des Kupfers deutlich. Der Schutz nahm mit steigender Wirkstoffkonzentration zu und erreichte bei der höchsten Dosis etwa 90 Prozent, nahm jedoch bei höheren Temperaturen ab, was darauf hindeutet, dass der Schutzfilm teilweise auf relativ schwacher, reversibler Anlagerung der Moleküle am Metall beruht.

Wie die Schutzschicht entsteht

Elektrische Messungen zeigten, dass Dapagliflozin sowohl den Verlust von Kupferatomen als auch die Reaktionen hemmt, die die Säure verbrauchen, womit es als "gemischter" Inhibitor eingestuft wird, der den Schaden auf mehreren Ebenen begrenzt. Das Medikament verschob außerdem den Beginn der Lochfraßkorrosion zu positiveren Potenzialen, was bedeutet, dass die Oberfläche tiefe, lokale Angriffe besser widersteht. Weitere Tests zeigten, dass Kupferionen und Dapagliflozin sich in Lösung zu einem einfachen 1:1‑Komplex verbinden, der stabil ist und sich auf dem Metall absetzen kann. Wenn sich dieser Komplex und verwandte Spezies über die Oberfläche ausbreiten, verdrängen sie Wasser und bilden eine dichte Barriere, die aggressive Salpetersäure‑ und Chloridionen daran hindert, freie Kupferstellen zu erreichen.

Ein Blick in das Verhalten des Moleküls

Um zu verstehen, warum dieses abgelaufene Medikament so gut an Kupfer haftet, nutzten die Forscher Rechnungen auf der Grundlage der Quantenmechanik. Diese Berechnungen zeigten, wo Elektronen im Dapagliflozinmolekül konzentriert sind, und belegten, dass seine zahlreichen sauerstoffreichen Gruppen und Ringstrukturen als natürliche Haken für die Bindung an Kupferatome wirken. Die Zahlen deuteten darauf hin, dass das Molekül ein guter Elektronendonator ist, der Koordinationsbindungen mit Kupfer eingehen kann, während es zugleich etwas Elektronendichte zurückaufnimmt und so die adsorbierte Schicht stabilisiert. Dass die Abdeckung des Kupfers durch das Medikament einem einfachen Langmuir‑Adsorptionsverhalten folgt, spricht dafür, dass eine einzelne, relativ gleichmäßige Schicht und keine dicken, ungleichmäßigen Ablagerungen entsteht.

Welche Bedeutung das für die Praxis hat

Einfach ausgedrückt zeigt die Studie, dass eine abgelaufene Tablette wie eine Rostschutzfarbe für in starker Säure eintauchendes Kupfer wirken kann. Durch die Ausbildung eines dünnen, geordneten Films und stabiler Kupfer‑Medikament‑Komplexe an der Oberfläche verlangsamt abgelaufenes Dapagliflozin sowohl die allgemeine als auch die Lochfraßkorrosion erheblich, besonders bei Raumtemperatur und ausreichender Konzentration. Während die genaue Zusammensetzung der Abbauprodukte in einer abgelaufenen Tablette variieren kann, scheinen die gemeinsamen elektronendichten Merkmale dieser Moleküle auszureichen, um eine wirksame Barriere zu bilden. Diese Arbeit weist auf einen praktischen Weg hin, pharmazeutische Abfälle wiederzuverwenden und zugleich wertvolle Metallanlagen zu schützen — eine Verbindung von sauberer Chemie und besserem Ressourcenmanagement.

Zitation: Abdallah, M., Guesmi, N.E., Al-Gorair, A.S. et al. Expired dapagliflozin as a promising corrosion inhibitor for copper in 1.0 M nitric acid: experimental and computational validation. Sci Rep 16, 15346 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51683-9

Schlüsselwörter: Kupferkorrosion, Korrosionsinhibitor, abgelaufene Medikamente, Salpetersäure, Dapagliflozin