مادة مركبة من نسيج إسفنجي بلوري قابل للبرمجة تُستخدم للقضاء على التهديدات البيولوجية والكيميائية. مصدر الصورة: جامعة نورث وسترن
يمكن استخدام مادة الألياف المركبة متعددة الوظائف القائمة على MOF والمصممة هنا كقماش واقٍ ضد التهديدات البيولوجية والكيميائية.
تستخدم المنسوجات متعددة الوظائف والمتجددة والمضادة للحشرات والمزيلة للسموم القائمة على الكلورو-نيتروجين إطارًا عضويًا قويًا من معدن الزركونيوم (MOF)
تظهر مادة الألياف المركبة نشاطًا حيويًا سريعًا ضد كل من البكتيريا سالبة الجرام (الإشريكية القولونية) والبكتيريا موجبة الجرام (المكورات العنقودية الذهبية)، ويمكن تقليل كل سلالة بما يصل إلى 7 لوغاريتمات في غضون 5 دقائق
يمكن للمركبات المصنوعة من MOF/الألياف المحملة بالكلور النشط أن تتحلل بشكل انتقائي وسريع غاز الخردل الكبريتي ونظيره الكيميائي 2-كلورو إيثيل إيثيل كبريتيد (CEES) بنصف عمر أقل من 3 دقائق
نجح فريق بحثي من جامعة نورث وسترن في تطوير نسيج مركب متعدد الوظائف يمكنه القضاء على التهديدات البيولوجية (مثل فيروس كورونا الجديد المسبب لمرض كوفيد-19) والتهديدات الكيميائية (مثل تلك المستخدمة في الحرب الكيميائية).
بعد تعرض القماش للتلف، يمكن استعادة المادة إلى حالتها الأصلية من خلال معالجة تبييض بسيطة.
قال عمر فرحة من جامعة نورث وسترن، وهو خبير في إطار المعادن العضوية أو MOF، "إن وجود مادة مزدوجة الوظيفة يمكنها تعطيل السموم الكيميائية والبيولوجية في وقت واحد أمر بالغ الأهمية لأن تعقيد دمج مواد متعددة لإكمال هذا العمل مرتفع للغاية"، وهذا هو أساس التكنولوجيا.
فرحة أستاذ كيمياء في كلية واينبرغ للفنون والعلوم، والمؤلف المشارك في الدراسة. وهو عضو في المعهد الدولي لتكنولوجيا النانو بجامعة نورث وسترن.
تعتمد مركبات الإطار العضوي المعدني/الألياف على بحث سابق، ابتكر فيه فريق فرحة مادة نانوية قادرة على تعطيل عوامل الأعصاب السامة. ومن خلال بعض العمليات البسيطة، يمكن للباحثين أيضًا إضافة عوامل مضادة للفيروسات والبكتيريا إلى المادة.
قال فاها إن مادة MOF هي "إسفنجة حمام دقيقة". صُممت المواد النانوية ذات الثقوب المتعددة، مما يسمح لها بحبس الغازات والبخار ومواد أخرى، كما تفعل الإسفنجة بحبس الماء. في النسيج المركب الجديد، يحتوي تجويف MOF على محفز قادر على إبطال مفعول المواد الكيميائية السامة والفيروسات والبكتيريا. يمكن طلاء الألياف النسيجية بالمواد النانوية المسامية بسهولة.
وجد الباحثون أن مركبات الأطر العضوية المعدنية/الألياف أظهرت نشاطًا سريعًا ضد فيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2)، بالإضافة إلى البكتيريا سالبة الجرام (الإشريكية القولونية) والبكتيريا موجبة الجرام (المكورات العنقودية الذهبية). بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمركبات الأطر العضوية المعدنية/الألياف المُحمّلة بالكلور النشط أن تُحلل بسرعة غاز الخردل ونظائره الكيميائية (2-كلورو إيثيل إيثيل كبريتيد، CEES). تتميز المسام النانوية لمادة الأطر العضوية المعدنية المطلية على النسيج باتساعها الكافي للسماح بتسرب العرق والماء.
أضافت فرحة أن هذه المادة المركبة قابلة للتطوير لأنها لا تتطلب سوى معدات معالجة المنسوجات الأساسية المستخدمة حاليًا في الصناعة. عند استخدامها مع الكمامة، يُفترض أن تؤدي المادة وظيفتين في آن واحد: حماية مرتدي الكمامة من الفيروسات المحيطة به، وحماية الأفراد الذين يتعاملون مع الشخص المصاب الذي يرتدي الكمامة.
يستطيع الباحثون أيضًا فهم المواقع النشطة للمواد على المستوى الذري. هذا يُمكّنهم وغيرهم من استنباط علاقات بين البنية والأداء لإنتاج مواد مركبة أخرى قائمة على الأطر العضوية المعدنية.
تثبيت الكلور النشط المتجدد في مركبات النسيج المصنوعة من مادة الإطار العضوي المعدني القائمة على الزركونيوم للقضاء على التهديدات البيولوجية والكيميائية. مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، 30 سبتمبر/أيلول 2021.
نوع المنظمة نوع المنظمة القطاع الخاص/الصناعة أكاديمي الحكومة الفيدرالية حكومة الولاية/المحلية الجيش غير الربحي وسائل الإعلام/العلاقات العامة أخرى
وقت النشر: ٢٣ أكتوبر ٢٠٢١