Materiale composito in tessuto spugnoso cristallino programmabile, utilizzato per eliminare minacce biologiche e chimiche. Fonte immagine: Northwestern University
Il materiale composito in fibra multifunzionale a base di MOF qui progettato può essere utilizzato come tessuto protettivo contro minacce biologiche e chimiche.
Tessuti insetticidi e disintossicanti multifunzionali e rinnovabili a base di N-cloro utilizzano una robusta struttura metallo-organica (MOF) a base di zirconio
Il materiale composito in fibra mostra una rapida attività biocida sia contro i batteri Gram-negativi (E. coli) che contro i batteri Gram-positivi (Staphylococcus aureus), e ciascun ceppo può essere ridotto fino a 7 logaritmi entro 5 minuti.
I compositi MOF/fibra caricati con cloro attivo possono degradare in modo selettivo e rapido l'iprite e il suo analogo chimico 2-cloroetil etil solfuro (CEES) con un'emivita inferiore a 3 minuti.
Un team di ricerca della Northwestern University ha sviluppato un tessuto composito multifunzionale in grado di eliminare minacce biologiche (come il nuovo coronavirus che causa il COVID-19) e minacce chimiche (come quelle utilizzate nella guerra chimica).
Una volta che il tessuto è stato danneggiato, il materiale può essere riportato al suo stato originale mediante un semplice trattamento di sbiancamento.
"Disporre di un materiale a doppia funzionalità, in grado di inattivare simultaneamente tossine chimiche e biologiche, è fondamentale, data l'elevata complessità dell'integrazione di più materiali per raggiungere questo obiettivo", ha affermato Omar Farha della Northwestern University, esperto di strutture metallo-organiche (MOF), definendole il fondamento della tecnologia.
Farha è professore di chimica presso la Weinberg School of Arts and Sciences e coautore corrispondente dello studio. È membro dell'International Institute of Nanotechnology della Northwestern University.
I compositi MOF/fibra si basano su una precedente ricerca in cui il team di Farha ha creato un nanomateriale in grado di inattivare agenti nervini tossici. Attraverso alcune semplici operazioni, i ricercatori possono anche aggiungere agenti antivirali e antibatterici al materiale.
Faha ha affermato che il MOF è una "spugna da bagno di precisione". I materiali di dimensioni nanometriche sono progettati con numerosi fori, in grado di intrappolare gas, vapori e altre sostanze, proprio come una spugna intrappola l'acqua. Nel nuovo tessuto composito, la cavità del MOF contiene un catalizzatore in grado di inattivare sostanze chimiche tossiche, virus e batteri. I nanomateriali porosi possono essere facilmente applicati sulle fibre tessili.
I ricercatori hanno scoperto che i compositi MOF/fibra mostrano una rapida attività contro il SARS-CoV-2, così come contro i batteri Gram-negativi (E. coli) e i batteri Gram-positivi (Staphylococcus aureus). Inoltre, i compositi MOF/fibra caricati con cloro attivo possono degradare rapidamente il gas mostarda e i suoi analoghi chimici (2-cloroetil etil solfuro, CEES). I nanopori del materiale MOF che riveste il tessuto sono sufficientemente ampi da permettere la fuoriuscita di sudore e acqua.
Farha ha aggiunto che questo materiale composito è scalabile perché richiede solo attrezzature di base per la lavorazione tessile attualmente utilizzate nell'industria. Se utilizzato in combinazione con una mascherina, il materiale dovrebbe essere in grado di svolgere contemporaneamente due funzioni: proteggere chi indossa la mascherina dai virus presenti nelle vicinanze e proteggere le persone che entrano in contatto con la persona infetta che indossa la mascherina.
I ricercatori possono anche comprendere i siti attivi dei materiali a livello atomico. Ciò consente a loro e ad altri di ricavare relazioni struttura-prestazioni per creare altri materiali compositi a base di MOF.
Immobilizzazione del cloro attivo rinnovabile in compositi tessili MOF a base di zirconio per eliminare le minacce biologiche e chimiche. Journal of the American Chemical Society, 30 settembre 2021.
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Data di pubblicazione: 23 ottobre 2021