생물학적 및 화학적 위협을 제거하는 데 사용되는 프로그래밍 가능한 결정질 스폰지 섬유 복합 소재. 이미지 출처: 노스웨스턴 대학교
본 연구에서 설계된 다기능 MOF 기반 섬유 복합 소재는 생물학적 및 화학적 위협으로부터 보호하는 직물로 사용될 수 있다.
다기능성 및 재생 가능한 N-클로로계 살충 및 해독 섬유는 강력한 지르코늄 금속 유기 골격(MOF)을 사용합니다.
이 섬유 복합 소재는 그람 음성균(대장균)과 그람 양성균(황색포도상구균) 모두에 대해 신속한 살균 활성을 나타내며, 각 균주는 5분 이내에 최대 7로그까지 감소될 수 있습니다.
활성 염소가 함유된 MOF/섬유 복합체는 황겨자 가스와 그 화학적 유사체인 2-클로로에틸에틸설파이드(CEES)를 선택적이고 신속하게 분해할 수 있으며, 그 반감기는 3분 미만입니다.
노스웨스턴 대학교 연구팀이 코로나19를 유발하는 신종 코로나바이러스와 같은 생물학적 위협과 화학 무기에 사용되는 화학 물질과 같은 화학적 위협을 제거할 수 있는 다기능 복합 섬유를 개발했습니다.
원단이 손상될 위험에 처하더라도 간단한 표백 처리를 통해 원래 상태로 복원할 수 있습니다.
"화학적 및 생물학적 독성 물질을 동시에 비활성화할 수 있는 이중 기능성 소재를 갖는 것이 매우 중요합니다. 왜냐하면 이러한 작업을 완료하기 위해 여러 소재를 통합하는 것이 매우 복잡하기 때문입니다."라고 금속-유기 골격체(MOF) 전문가인 노스웨스턴 대학교의 오마르 파르하 교수는 말했습니다. 이것이 바로 기술의 기반입니다.
파르하는 웨인버그 예술과학대학의 화학 교수이자 이번 연구의 공동 교신 저자입니다. 그는 노스웨스턴 대학교 국제 나노기술 연구소의 회원이기도 합니다.
MOF/섬유 복합재는 파르하 연구팀이 독성 신경 작용제를 비활성화할 수 있는 나노물질을 개발한 이전 연구를 기반으로 합니다. 연구진은 몇 가지 간단한 조작을 통해 이 물질에 항바이러스제와 항균제를 추가할 수도 있습니다.
파하는 MOF를 "정밀 목욕 스펀지"라고 표현했습니다. 나노 크기의 이 물질은 수많은 구멍으로 설계되어 스펀지가 물을 흡수하듯 기체, 증기 및 기타 물질을 포집할 수 있습니다. 새로운 복합 섬유에서 MOF의 내부 공간에는 독성 화학 물질, 바이러스 및 박테리아를 비활성화할 수 있는 촉매가 존재합니다. 다공성 나노 물질은 섬유 표면에 쉽게 코팅될 수 있습니다.
연구진은 MOF/섬유 복합체가 SARS-CoV-2뿐만 아니라 그람 음성 세균(대장균) 및 그람 양성 세균(황색포도상구균)에 대해 신속한 항균 활성을 나타낸다는 사실을 발견했습니다. 또한, 활성 염소가 함유된 MOF/섬유 복합체는 겨자 가스와 그 유사 물질(2-클로로에틸 에틸 설파이드, CEES)을 빠르게 분해할 수 있습니다. 섬유에 코팅된 MOF 소재의 나노 기공은 땀과 물이 빠져나갈 수 있을 만큼 충분히 넓습니다.
파르하는 이 복합 소재가 현재 산업계에서 사용되는 기본적인 섬유 가공 장비만 있으면 되기 때문에 대량 생산이 가능하다고 덧붙였습니다. 마스크와 함께 사용될 경우, 이 소재는 마스크 착용자를 주변의 바이러스로부터 보호하는 동시에, 마스크를 착용한 감염자와 접촉하는 다른 사람들을 보호하는 기능도 할 수 있을 것으로 기대됩니다.
연구자들은 또한 원자 수준에서 물질의 활성 부위를 이해할 수 있습니다. 이를 통해 연구자들과 다른 연구자들은 구조-성능 관계를 도출하여 다른 MOF 기반 복합 재료를 만들 수 있습니다.
재생 가능한 활성 염소를 지르코늄 기반 MOF 섬유 복합재에 고정화하여 생물학적 및 화학적 위협을 제거합니다. 미국화학회지, 2021년 9월 30일.
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게시 시간: 2021년 10월 23일