Просроченный дапаглифлозин как перспективный ингибитор коррозии меди в 1.0 М азотной кислоте: экспериментальная и вычислительная валидация

Превращение лекарственных отходов в защиту металла

Большинство из нас воспринимают просроченные лекарства как хлам, который нужно выбросить. В этом исследовании рассматривается совсем другая идея: использование устаревшего противодиабетического препарата дапаглифлозина для защиты меди от сильной кислоты. Медь встречается в повседневных вещах — от проводки до теплообменников — и при коррозии вызывает дорогостоящие поломки и риски для безопасности. Авторы показывают, что просроченный дапаглифлозин может образовывать защитную пленку на меди в агрессивной азотной кислоте, снижая повреждения и одновременно давая вторую жизнь списанному фармпрепарату.

Почему медь нуждается в защите в агрессивных средах

Медь широко используется в промышленности за отличную теплопроводность и электропроводность. Однако в кислых средах, таких как травильные ванны, моющие растворы и химические реакторы, медь постепенно растворяется. В азотной кислоте такое агрессивное воздействие особенно сильно и может приводить к образованию мелких ямок, глубоко разъедающих металл. Инженеры часто добавляют в жидкость небольшие количества органических соединений, замедляющих этот процесс, но многие из этих ингибиторов дороги и не всегда экологичны. Авторы задали вопрос, могут ли просроченные таблетки дапаглифлозина, уже непригодные для пациентов, служить более дешёвой и безопасной защитой для медного оборудования.

Испытания препарата в роли металлического щита

Чтобы проверить эту идею, команда помещала тщательно отполированные образцы меди в азотную кислоту с растворённым просроченным дапаглифлозином и без него, при разных концентрациях и температурах. Образцы взвешивали до и после выдержки, чтобы оценить потерю металла, и использовали электрические методы для отслеживания скорости коррозионных реакций на поверхности. Во всех экспериментах добавление препарата резко снижало скорость растворения меди. Защита усиливалась с ростом концентрации препарата, достигая примерно 90% при наибольшей дозе, однако при повышении температуры эффективность падала, что указывает на то, что защитная пленка частично опирается на достаточно мягкое, обратимое прикрепление молекул к металлу.

Как образуется защитный слой

Электрохимические измерения показали, что дапаглифлозин тормозит как потерю атомов меди, так и реакции, потребляющие кислоту, что классифицирует его как «смешанный» ингибитор, ограничивающий повреждение по нескольким направлениям. Препарат также смещал порог питов коррозии в область более положительных потенциалов, то есть поверхность становилась более устойчива к локализованному глубинному воздействию. Другие тесты выявили, что ионы меди и дапаглифлозин объединяются в растворе в простом соотношении 1:1, образуя стабильный комплекс, который может осаждаться на металле. По мере того как этот комплекс и родственные ему соединения покрывают поверхность, они вытесняют воду и формируют плотный барьер, препятствующий доступу агрессивной азотной кислоты и ионов хлора к открытым участкам меди.

Взгляд на поведение молекулы

Чтобы понять, почему этот просроченный препарат так прочно прилипает к меди, исследователи обратились к вычислениям на основе квантовой механики. Эти расчёты показали распределение электронов в молекуле дапаглифлозина и продемонстрировали, что многочисленные кислородсодержащие группы и цикллические фрагменты действуют как естественные «крючки» для связывания с атомами меди. Приблизительные численные характеристики указывали, что молекула является хорошим донором электронов и может образовывать координационные связи с медью, одновременно принимая часть электронной плотности обратно, что стабилизирует адсорбированный слой. Факт соответствия адсорбции простой модели Ленгмюра говорит о том, что образуется один довольно равномерный слой, а не толстые неравномерные отложения.

Что это значит для практического применения

Проще говоря, исследование показывает, что просроченная таблетка может вести себя как антикоррозионная краска для меди, погружённой в сильную кислоту. Образуя тонкую упорядоченную пленку и стабильные комплексы «медь–препарат» на поверхности, просроченный дапаглифлозин значительно замедляет как общую, так и питтинговую коррозию, особенно при комнатной температуре и достаточной концентрации. Хотя точный состав продуктов распада в просроченной таблетке может варьировать, общие электронно‑богатые фрагменты этих молекул, по-видимому, достаточны для создания эффективного барьера. Работа указывает на практический путь повторного использования фармацевтических отходов при защите ценных металлических устройств, связывая более чистую химию с лучшим управлением ресурсами.

Цитирование: 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

Ключевые слова: коррозия меди, ингибитор коррозии, просроченные лекарства, азотная кислота, дапаглифлозин