Programmeerbaar kristallijn sponscomposietmateriaal dat wordt gebruikt om biologische en chemische bedreigingen te elimineren. Bron afbeelding: Northwestern University
Het hier ontworpen multifunctionele MOF-gebaseerde vezelcomposietmateriaal kan worden gebruikt als beschermingsdoek tegen biologische en chemische bedreigingen.
Multifunctionele en hernieuwbare N-chloor-gebaseerde insecticiden en ontgiftende textielsoorten maken gebruik van een sterk zirkoniummetaalorganisch frame (MOF)
Het vezelcomposietmateriaal vertoont een snelle biocide activiteit tegen zowel gramnegatieve bacteriën (E. coli) als grampositieve bacteriën (Staphylococcus aureus), en elke stam kan binnen 5 minuten met maximaal 7 logaritmen worden gereduceerd
MOF/vezelcomposieten beladen met actief chloor kunnen selectief en snel zwavelmosterd en zijn chemische analoog 2-chloorethylethylsulfide (CEES) afbreken met een halfwaardetijd van minder dan 3 minuten.
Een onderzoeksteam van Northwestern University heeft een multifunctioneel composietweefsel ontwikkeld dat biologische bedreigingen (zoals het nieuwe coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt) en chemische bedreigingen (zoals die welke worden gebruikt bij chemische oorlogsvoering) kan elimineren.
Nadat de stof is aangetast, kan deze door een eenvoudige bleekbehandeling in de oorspronkelijke staat worden hersteld.
"Het is van cruciaal belang om een materiaal met een dubbele functie te hebben dat tegelijkertijd chemische en biologische gifstoffen kan inactiveren, omdat de complexiteit van het integreren van meerdere materialen om dit werk te voltooien erg hoog is", aldus Omar Farha van Northwestern University, een expert op het gebied van metaal-organische raamwerken of MOF. "Dit is de basis van technologie."
Farha is hoogleraar scheikunde aan de Weinberg School of Arts and Sciences en medeauteur van de studie. Hij is lid van het International Institute of Nanotechnology van Northwestern University.
MOF/vezelcomposieten zijn gebaseerd op eerder onderzoek waarin Farha's team een nanomateriaal creëerde dat toxische zenuwgassen kan inactiveren. Met een paar kleine ingrepen kunnen onderzoekers ook antivirale en antibacteriële middelen aan het materiaal toevoegen.
Faha zei dat MOF een "precisie-badspons" is. Nanomaterialen zijn ontworpen met veel gaatjes, die gas, damp en andere stoffen kunnen opvangen zoals een spons water opvangt. In het nieuwe composietmateriaal bevindt zich in de holte van de MOF een katalysator die giftige chemicaliën, virussen en bacteriën kan inactiveren. Poreuze nanomaterialen kunnen gemakkelijk op textielvezels worden aangebracht.
Onderzoekers ontdekten dat MOF/vezelcomposieten een snelle werking vertoonden tegen SARS-CoV-2, evenals tegen gramnegatieve bacteriën (E. coli) en grampositieve bacteriën (Staphylococcus aureus). Bovendien kunnen MOF/vezelcomposieten, verrijkt met actief chloor, mosterdgas en de chemische analogen ervan (2-chloorethylethylsulfide, CEES) snel afbreken. De nanoporiën van het op het textiel gecoate MOF-materiaal zijn breed genoeg om zweet en water te laten ontsnappen.
Farha voegde eraan toe dat dit composietmateriaal schaalbaar is omdat het slechts de basisapparatuur voor textielverwerking vereist die momenteel in de industrie wordt gebruikt. In combinatie met een masker zou het materiaal tegelijkertijd de volgende functies moeten kunnen vervullen: de drager van het masker beschermen tegen virussen in zijn omgeving en personen beschermen die in contact komen met de besmette persoon die het masker draagt.
Onderzoekers kunnen ook de actieve locaties van materialen op atomair niveau begrijpen. Dit stelt hen en anderen in staat om structuur-prestatierelaties af te leiden om andere MOF-gebaseerde composietmaterialen te creëren.
Immobiliseer hernieuwbaar actief chloor in MOF-textielcomposieten op basis van zirkonium om biologische en chemische bedreigingen te elimineren. Journal of the American Chemical Society, 30 september 2021.
Organisatietype Organisatietype Private sector/industrie Academisch Federale overheid Staats-/lokale overheid Militair Non-profit Media/Public Relations Anders
Plaatsingstijd: 23-10-2021