生物・化学兵器による脅威を排除するために用いられる、プログラム可能な結晶性スポンジ織物複合材料。画像提供：ノースウェスタン大学
ここで設計された多機能 MOF ベースの繊維複合材料は、生物学的および化学的脅威に対する防護布として使用できる可能性があります。
多機能で再生可能なN-クロロベースの殺虫・解毒繊維は、強力なジルコニウム金属有機フレーム（MOF）を使用しています。
繊維複合材料は、グラム陰性菌（大腸菌）とグラム陽性菌（黄色ブドウ球菌）の両方に対して迅速な殺菌活性を示し、各菌株は5分以内に最大7対数まで減少します。
活性塩素を充填したMOF/繊維複合材料は、硫黄マスタードとその化学的類似体である2-クロロエチルエチルスルフィド（CEES）を半減期3分未満で選択的かつ迅速に分解することができる。
ノースウェスタン大学の研究チームは、生物学的脅威（COVID-19を引き起こす新型コロナウイルスなど）と化学的脅威（化学戦争で使用されるものなど）を排除できる多機能複合繊維を開発した。
生地が劣化してしまった場合は、簡単な漂白処理で元の状態に戻すことができます。
「化学毒物と生物毒物を同時に不活性化できる二重機能材料を持つことは極めて重要です。なぜなら、この作業を完了するために複数の材料を統合する複雑さが非常に高いからです」と、金属有機構造体、つまりMOFの専門家であるノースウェスタン大学のオマール・ファルハ氏は述べ、これが技術の基礎となると語った。
ファルハ氏は、ワインバーグ芸術科学大学院の化学教授であり、本研究の共同責任著者です。また、ノースウェスタン大学国際ナノテクノロジー研究所のメンバーでもあります。
MOF/繊維複合材料は、ファルハ氏のチームが有毒な神経ガスを不活性化できるナノ材料を開発した以前の研究に基づいています。研究者は、いくつかの小さな操作を加えることで、この材料に抗ウイルス剤や抗菌剤を添加することも可能です。
ファハ氏は、MOFは「精密なバススポンジ」だと述べた。ナノサイズの材料には多数の孔が設けられており、スポンジが水を閉じ込めるように、ガス、蒸気、その他の物質を閉じ込めることができる。この新しい複合繊維では、MOFの空洞に有毒化学物質、ウイルス、細菌を不活性化する触媒が組み込まれている。多孔質ナノ材料は、繊維に容易にコーティングすることができる。
研究者らは、MOF/繊維複合材料がSARS-CoV-2だけでなく、グラム陰性菌（大腸菌）およびグラム陽性菌（黄色ブドウ球菌）に対して迅速な活性を示すことを発見しました。さらに、活性塩素を担持したMOF/繊維複合材料は、マスタードガスとその類似化合物（2-クロロエチルエチルスルフィド、CEES）を迅速に分解します。繊維にコーティングされたMOF素材のナノポアは、汗や水を逃がすのに十分な大きさです。
ファルハ氏は、この複合材料は、現在業界で使用されている基本的な繊維加工設備のみを必要とするため、拡張性に優れていると付け加えた。マスクと併用することで、この材料は同時に、マスク着用者を周囲のウイルスから保護すると同時に、マスクを着用した感染者と接触する人々を保護する機能を果たすことができるはずだ。
研究者は材料の活性部位を原子レベルで理解することもできます。これにより、研究者自身や他の研究者は構造と性能の関係を導き出し、他のMOFベースの複合材料を開発することが可能になります。
再生可能な活性塩素をジルコニウムベースのMOF繊維複合材に固定化し、生物学的および化学的脅威を排除する。アメリカ化学会誌、2021年9月30日。
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投稿日時: 2021年10月23日