Программируемый кристаллический губчатый композитный материал, используемый для устранения биологических и химических угроз. Источник изображения: Северо-Западный университет.
Разработанный нами многофункциональный волокнистый композиционный материал на основе MOF может быть использован в качестве защитной ткани от биологических и химических угроз.
Многофункциональные и возобновляемые инсектицидные и детоксицирующие ткани на основе N-хлора используют прочный циркониевый металлоорганический каркас (МОФ)
Волокнистый композитный материал проявляет быструю биоцидную активность против грамотрицательных бактерий (кишечной палочки) и грамположительных бактерий (золотистого стафилококка), причем численность каждого штамма может быть снижена до 7 логарифмов в течение 5 минут.
Композиты MOF/волокно, загруженные активным хлором, могут избирательно и быстро разлагать сернистый иприт и его химический аналог 2-хлорэтилэтилсульфид (CEES) с периодом полураспада менее 3 минут.
Группа исследователей из Северо-Западного университета разработала многофункциональную композитную ткань, способную устранять биологические угрозы (например, новый коронавирус, вызывающий COVID-19) и химические угрозы (например, те, которые используются в химической войне).
После того, как ткань подверглась воздействию внешних факторов, ее можно восстановить до первоначального состояния с помощью простого отбеливания.
«Наличие материала с двойной функцией, способного одновременно инактивировать химические и биологические токсиканты, имеет решающее значение, поскольку сложность интеграции нескольких материалов для выполнения этой работы очень высока», — сказал Омар Фарха из Северо-Западного университета, который является экспертом по металлорганическим структурам (MOF), которые являются основой технологии.
Фарха — профессор химии в Школе искусств и наук Вайнберга и соавтор исследования. Он также является членом Международного института нанотехнологий Северо-Западного университета.
Композиты MOF/волокно основаны на более ранних исследованиях, в которых команда Фархи создала наноматериал, способный инактивировать токсичные нервно-паралитические вещества. С помощью некоторых небольших операций исследователи также могут добавлять в материал противовирусные и антибактериальные вещества.
Фаха сказал, что MOF — это «точная банная губка». Наноразмерные материалы имеют множество отверстий, способных улавливать газ, пар и другие вещества подобно тому, как губка улавливает воду. В новой композитной ткани полость MOF содержит катализатор, способный инактивировать токсичные химикаты, вирусы и бактерии. Пористые наноматериалы можно легко наносить на текстильные волокна.
Исследователи обнаружили, что композиты MOF/волокно демонстрируют быструю активность против SARS-CoV-2, а также грамотрицательных бактерий (кишечной палочки) и грамположительных бактерий (золотистого стафилококка). Кроме того, композиты MOF/волокно, насыщенные активным хлором, способны быстро разлагать иприт и его химические аналоги (2-хлорэтилэтилсульфид, CEES). Нанопоры MOF-материала, нанесенного на текстиль, достаточно широки для отвода пота и воды.
Фарха добавила, что этот композитный материал масштабируем, поскольку для его производства требуется лишь базовое оборудование для обработки текстиля, используемое в настоящее время в промышленности. При использовании в сочетании с маской материал должен одновременно защищать пользователя маски от вирусов, находящихся рядом, и защищать людей, контактирующих с инфицированным человеком, носящим маску.
Исследователи также могут изучать активные центры материалов на атомном уровне. Это позволяет им и другим специалистам выводить взаимосвязи между структурой и эксплуатационными характеристиками для создания других композитных материалов на основе MOF.
Иммобилизация возобновляемого активного хлора в текстильных композитах на основе циркония MOF для устранения биологических и химических угроз. Журнал Американского химического общества, 30 сентября 2021 г.
Тип организации Тип организации Частный сектор/отрасль Академическая Федеральное правительство Государственное/местное правительство Военная некоммерческая СМИ/связи с общественностью Другое
Время публикации: 23 октября 2021 г.