Programmeeritav kristalliline käsnkangast komposiitmaterjal, mida kasutatakse bioloogiliste ja keemiliste ohtude kõrvaldamiseks. Pildi allikas: Northwesterni Ülikool
Siin disainitud multifunktsionaalset MOF-põhist kiudkomposiitmaterjali saab kasutada kaitseriietena bioloogiliste ja keemiliste ohtude eest.
Multifunktsionaalsed ja taastuvad N-kloropõhised insektitsiidsed ja detoksifitseerivad tekstiilid kasutavad tugevat tsirkooniummetallist orgaanilist raami (MOF).
Kiudkomposiitmaterjal näitab kiiret biotsiidset aktiivsust nii gramnegatiivsete bakterite (E. coli) kui ka grampositiivsete bakterite (Staphylococcus aureus) vastu ning iga tüve arvu saab 5 minuti jooksul vähendada kuni 7 logaritmi võrra.
Aktiivse klooriga laetud MOF/kiudkomposiidid suudavad selektiivselt ja kiiresti lagundada väävelsinepi ja selle keemilist analoogi 2-kloroetüületüülsulfiidi (CEES) poolestusajaga alla 3 minuti.
Northwesterni ülikooli uurimisrühm on välja töötanud multifunktsionaalse komposiitkanga, mis suudab kõrvaldada bioloogilised ohud (näiteks uus koroonaviirus, mis põhjustab COVID-19) ja keemilised ohud (näiteks need, mida kasutatakse keemiasõjas).
Pärast kanga ohtu sattumist saab materjali algsele kujule taastada lihtsa pleegitusprotseduuri abil.
„Kaheotstarbelise materjali omamine, mis suudab samaaegselt inaktiveerida keemilisi ja bioloogilisi toksiine, on kriitilise tähtsusega, kuna mitme materjali integreerimine selle töö tegemiseks on väga keeruline,“ ütles Northwesterni ülikooli metallorgaanilise raamistiku ehk MOF-i ekspert Omar Farha, kes on tehnoloogia alus.
Farha on Weinbergi kunsti- ja teaduskooli keemiaprofessor ning uuringu kaasautor. Ta on Northwesterni ülikooli rahvusvahelise nanotehnoloogia instituudi liige.
MOF/kiudkomposiidid põhinevad varasemal uuringul, milles Farha meeskond lõi nanomaterjali, mis suudab inaktiveerida mürgiseid närvimürgiseid aineid. Mõne väikese operatsiooni abil saavad teadlased materjalile lisada ka viirusevastaseid ja antibakteriaalseid aineid.
Faha ütles, et MOF on „täppisvanni käsn“. Nanosuuruses materjalid on konstrueeritud paljude aukudega, mis suudavad gaasi, auru ja muid aineid kinni püüda, nagu käsn püüab kinni vett. Uues komposiitkangas on MOF-i õõnsuses katalüsaator, mis suudab inaktiveerida mürgiseid kemikaale, viiruseid ja baktereid. Poorseid nanomaterjale saab hõlpsasti tekstiilkiududele peale kanda.
Teadlased leidsid, et MOF/kiudkomposiidid näitasid kiiret aktiivsust SARS-CoV-2, samuti gramnegatiivsete bakterite (E. coli) ja grampositiivsete bakterite (Staphylococcus aureus) vastu. Lisaks suudavad aktiivse klooriga rikastatud MOF/kiudkomposiidid kiiresti lagundada sinepigaasi ja selle keemilisi analooge (2-kloroetüületüülsulfiid, CEES). Tekstiilile kantud MOF-materjali nanopoorid on piisavalt laiad, et higi ja vesi saaksid välja pääseda.
Farha lisas, et see komposiitmaterjal on skaleeritav, kuna selle valmistamiseks on vaja vaid tööstuses praegu kasutatavaid põhilisi tekstiilitöötlusseadmeid. Maskiga koos kasutades peaks materjal suutma samaaegselt toimida: kaitsta maskikandjat läheduses olevate viiruste eest ja kaitsta isikuid, kes puutuvad kokku maski kandva nakatunud inimesega.
Teadlased saavad ka aru materjalide aktiivsetest kohtadest aatomi tasandil. See võimaldab neil ja teistel tuletada struktuuri ja toimivuse seoseid, et luua teisi MOF-põhiseid komposiitmaterjale.
Tsirkooniumipõhistes MOF-tekstiilkomposiitides sisalduva taastuva aktiivkloori immobiliseerimine bioloogiliste ja keemiliste ohtude kõrvaldamiseks. Journal of the American Chemical Society, 30. september 2021.
Organisatsiooni tüüp Organisatsiooni tüüp Erasektor/tööstus Akadeemiline Föderaalvalitsus Osariigi/kohalik omavalitsus Sõjavägi Mittetulundusühing Meedia/avalikud suhted Muu
Postituse aeg: 23. okt 2021