Material compuesto de tejido de esponja cristalina programable utilizado para eliminar amenazas biológicas y químicas. Fuente de la imagen: Universidad Northwestern
El material compuesto de fibra multifuncional a base de MOF diseñado aquí puede utilizarse como tela protectora contra amenazas biológicas y químicas.
Los textiles multifuncionales y renovables a base de N-cloro, insecticidas y desintoxicantes, utilizan una estructura metalorgánica (MOF) de circonio resistente.
El material compuesto de fibra muestra una rápida actividad biocida contra bacterias Gram negativas (E. coli) y Gram positivas (Staphylococcus aureus), y cada cepa puede reducirse hasta en 7 logaritmos en 5 minutos.
Los compuestos MOF/fibra cargados con cloro activo pueden degradar de forma selectiva y rápida el gas mostaza y su análogo químico, el 2-cloroetil etil sulfuro (CEES), con una vida media inferior a 3 minutos.
Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern ha desarrollado un tejido compuesto multifuncional capaz de eliminar amenazas biológicas (como el nuevo coronavirus que causa la COVID-19) y amenazas químicas (como las utilizadas en la guerra química).
Una vez que la tela se ve dañada, el material puede recuperar su estado original mediante un sencillo tratamiento de blanqueo.
“Contar con un material de doble función que pueda inactivar simultáneamente sustancias tóxicas químicas y biológicas es fundamental, ya que la complejidad de integrar múltiples materiales para completar este trabajo es muy alta”, afirmó Omar Farha, de la Universidad Northwestern, experto en estructuras metalorgánicas (MOF), que constituyen la base de la tecnología.
Farha es profesor de química en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg y coautor principal del estudio. Es miembro del Instituto Internacional de Nanotecnología de la Universidad Northwestern.
Los compuestos de MOF/fibra se basan en investigaciones previas en las que el equipo de Farha creó un nanomaterial capaz de inactivar agentes neurotóxicos. Mediante sencillas operaciones, los investigadores también pueden añadir agentes antivirales y antibacterianos al material.
Faha afirmó que el MOF es como una “esponja de baño de precisión”. Estos materiales a nanoescala están diseñados con numerosos poros que atrapan gases, vapores y otras sustancias, al igual que una esponja atrapa el agua. En el nuevo tejido compuesto, la cavidad del MOF contiene un catalizador capaz de inactivar sustancias químicas tóxicas, virus y bacterias. Los nanomateriales porosos se pueden recubrir fácilmente sobre fibras textiles.
Los investigadores descubrieron que los compuestos de MOF/fibra mostraron una rápida actividad contra el SARS-CoV-2, así como contra bacterias gramnegativas (E. coli) y grampositivas (Staphylococcus aureus). Además, los compuestos de MOF/fibra cargados con cloro activo pueden degradar rápidamente el gas mostaza y sus análogos químicos (2-cloroetil etil sulfuro, CEES). Los nanoporos del material MOF recubierto sobre el tejido son lo suficientemente amplios como para permitir la salida del sudor y el agua.
Farha añadió que este material compuesto es escalable, ya que solo requiere equipos básicos de procesamiento textil, similares a los que se utilizan actualmente en la industria. Al usarse junto con una mascarilla, el material debería cumplir simultáneamente las siguientes funciones: proteger a quien la lleva de los virus presentes en su entorno y proteger a las personas que entren en contacto con la persona infectada que la usa.
Los investigadores también pueden comprender los sitios activos de los materiales a nivel atómico. Esto les permite, tanto a ellos como a otros, derivar relaciones entre estructura y rendimiento para crear otros materiales compuestos basados en MOF.
Inmovilización de cloro activo renovable en compuestos textiles MOF a base de circonio para eliminar amenazas biológicas y químicas. Revista de la Sociedad Química Estadounidense, 30 de septiembre de 2021.
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Fecha de publicación: 23 de octubre de 2021