생물학적 및 화학적 위협을 제거하는 데 사용되는 프로그래밍 가능한 결정질 스펀지 패브릭 복합 소재. 이미지 출처: 노스웨스턴 대학교
여기에서 설계된 다기능 MOF 기반 섬유 복합 소재는 생물학적, 화학적 위협으로부터 보호하는 천으로 사용될 수 있습니다.
다기능 및 재생 가능한 N-클로로 기반 살충 및 해독 섬유는 강력한 지르코늄 금속 유기 프레임(MOF)을 사용합니다.
섬유 복합소재는 그람 음성균(E. coli)과 그람 양성균(Staphylococcus aureus) 모두에 대해 빠른 살균 활성을 보이며, 각 균주는 5분 이내에 최대 7개의 대수까지 감소될 수 있습니다.
활성 염소가 함유된 MOF/섬유 복합재는 반감기가 3분 미만인 황겨자 및 그 화학적 유사체인 2-클로로에틸에틸설파이드(CEES)를 선택적으로 빠르게 분해할 수 있습니다.
노스웨스턴 대학의 연구팀은 생물학적 위협(COVID-19를 유발하는 신종 코로나바이러스 등)과 화학적 위협(화학전에 사용되는 위협 등)을 제거할 수 있는 다기능 복합 소재를 개발했습니다.
직물이 손상되면 간단한 표백 처리를 통해 원래 상태로 복원할 수 있습니다.
"화학적 및 생물학적 독성 물질을 동시에 불활성화할 수 있는 이중 기능 소재를 갖는 것은 매우 중요합니다. 이 작업을 완료하기 위해 여러 소재를 통합하는 것은 매우 복잡하기 때문입니다."라고 MOF(금속 유기 골격) 전문가이자 노스웨스턴 대학교의 오마르 파르하는 말했습니다. 이것이 기술의 기반입니다.
파르하는 와인버그 예술과학대학의 화학과 교수이자 본 연구의 공동 교신저자입니다. 그는 노스웨스턴 대학교 국제나노기술연구소(INI) 회원입니다.
MOF/섬유 복합재는 파르하 연구팀이 독성 신경 작용제를 불활성화할 수 있는 나노소재를 개발한 초기 연구를 기반으로 합니다. 연구진은 몇 가지 간단한 조작을 통해 이 소재에 항바이러스제와 항균제를 첨가할 수도 있습니다.
파하는 MOF를 "정밀 목욕 스펀지"라고 불렀습니다. 나노 크기의 소재는 스펀지가 물을 가두듯이 가스, 증기 및 기타 물질을 가둘 수 있는 많은 구멍을 가지고 있습니다. 새로운 복합 소재의 MOF 공동에는 독성 화학 물질, 바이러스, 박테리아를 불활성화하는 촉매가 있습니다. 다공성 나노소재는 섬유에 쉽게 코팅할 수 있습니다.
연구진은 MOF/섬유 복합재가 SARS-CoV-2뿐만 아니라 그람 음성균(대장균)과 그람 양성균(황색포도상구균)에도 빠른 활성을 보인다는 것을 발견했습니다. 또한, 활성 염소가 함유된 MOF/섬유 복합재는 겨자가스와 그 유사체(2-클로로에틸에틸설파이드, CEES)를 빠르게 분해할 수 있습니다. 섬유에 코팅된 MOF 소재의 나노포어는 땀과 물이 빠져나갈 수 있을 만큼 충분히 넓습니다.
파르하는 이 복합 소재는 현재 산업계에서 사용되는 기본적인 섬유 가공 장비만 필요하기 때문에 확장성이 뛰어나다고 덧붙였습니다. 마스크와 함께 사용할 경우, 이 소재는 마스크 착용자를 주변의 바이러스로부터 보호하고, 마스크를 착용한 감염자와 접촉하는 사람들을 보호하는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있습니다.
연구자들은 또한 원자 수준에서 물질의 활성 부위를 이해할 수 있습니다. 이를 통해 연구자들은 구조-성능 관계를 도출하여 다른 MOF 기반 복합 소재를 개발할 수 있습니다.
지르코늄 기반 MOF 섬유 복합재에 재생 가능한 활성 염소를 고정화하여 생물학적 및 화학적 위협을 제거합니다. 미국 화학회지, 2021년 9월 30일.
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게시 시간: 2021년 10월 23일