Osmislili materijal koji štiti od bioloških i kemijskih prijetnji
Istraživački tim Sveučilišta Northwestern razvio je svestranu kompozitnu tkaninu koja može deaktivirati i biološke prijetnje, poput novog koronavirusa koji uzrokuje COVID-19, i kemijske prijetnje, poput onih koje se koriste u kemijskom ratu. Rijetki su materijali koji su učinkoviti protiv obje klase prijetnji.
Materijal je također za višekratnu upotrebu - može se vratiti u prvobitno stanje nakon što je tkanina izložena prijetnjama jednostavnim tretmanom izbjeljivača. Obećavajuća tkanina mogla bi se koristiti u maskama za lice i drugoj zaštitnoj odjeći.
"Posjedovanje dvofunkcionalnog materijala koji ima sposobnost deaktiviranja i kemijskih i bioloških otrovnih agensa ključno je jer je složenost integriranja više materijala za obavljanje posla velika", rekao je Omar Farha, profesor kemije sa Sveučilišta Northwestern.
Kompozit MOF/vlakna nadograđuje se na raniju studiju u kojoj je Farhin tim stvorio nanomaterijal koji deaktivira otrovne živčane tvari. Uz neke male manipulacije, istraživači su također mogli ugraditi antivirusna i antibakterijska sredstva u materijal.
MOF su "sofisticirane spužve za kupanje", rekao je Farha. Materijali nano veličine dizajnirani su s mnogo rupa koje mogu hvatati plinove, pare i druga sredstva na način na koji spužva hvata vodu. U novoj kompozitnoj tkanini, šupljine MOF-a imaju katalizatore koji mogu deaktivirati otrovne kemikalije, viruse i bakterije. Porozni nanomaterijal može se lako premazati na tekstilna vlakna.
Istraživači su otkrili da je kompozit MOF/vlakno pokazao brzo djelovanje protiv SARS-CoV-2, gram-negativnih bakterija (E. coli) i gram-pozitivnih bakterija (S. aureus). Također, aktivni kompozit MOF/vlakna s opterećenim klorom brzo razgrađuje sumporni iperit i njegov kemijski simulant (2-kloroetil etil sulfid, CEES). Nanopore MOF materijala premazanog tekstilom dovoljno su široke da omoguće izlazak znoja i vode.
Kompozitni materijal je skalabilan, dodao je Farha, jer zahtijeva samo osnovnu opremu za obradu tekstila koju trenutno koristi industrija. Kad se ugradi u masku za lice, materijal bi trebao raditi na oba načina - zaštititi nositelja maske od virusa u njegovoj blizini, kao i zaštititi pojedince koji dođu u kontakt sa zaraženom osobom koja nosi masku.
Istraživači su također uspjeli razviti razumijevanje aktivnih mjesta materijala do atomske razine. To omogućuje njima i drugima da izvode odnose struktura-svojstvo koji mogu dovesti do stvaranja drugih kompozita na bazi MOF-a.