Το σύμπλεγμα Hydrogel έχει αναπτυχθεί για να βοηθήσει τα προστατευτικά εργαλεία να υποβαθμίσουν γρήγορα τους τοξικούς νευρικούς παράγοντες

Πίστωση: Pixabay / CC0 Public Domain

Επιστήμονες στο Northwestern University στο Evanston, Illinois, έχουν αναπτύξει μια υδρογέλη ενσωματωμένη σε ισχυρά ορυκτά-οργανικά πλαίσια με βάση το ζιρκόνιο (MOFs) που διαλύουν τους νευρικούς παράγοντες με βάση τα οργανοφωσφορικά που χρησιμοποιούνται στον χημικό πόλεμο. Σε αντίθεση με τα κονιοποιημένα οργανικά προσροφητικά που βρίσκονται στη σκόνη, αυτό το σύμπλοκο υδρογέλης δεν απαιτεί επιπλέον νερό και μπορεί εύκολα να αυξηθεί για χρήση σε μάσκες ή προστατευτικά ρούχα. Το έργο εμφανίζεται στις 14 Ιουλίου στο περιοδικό κατάλυση.


Με βάση τα οργανοφωσφορικά νευρικοί παράγοντες Μεταξύ των περισσότερων Τοξικα χημικα γνωστό στην ανθρωπότητα », λέει ο ανώτερος συγγραφέας Omar Farha, καθηγητής χημείας στο Northwestern University. Η χρήση του σε πρόσφατες παγκόσμιες συγκρούσεις αντικατοπτρίζει την επείγουσα ανάγκη για εξοπλισμό ατομικής προστασίας, καθώς και τη μαζική καταστροφή αποθεμάτων χημικών όπλων. Σε αυτήν την εργασία, συνδυάζουμε διασταυρωμένους MOF που περιέχουν αμίνη υδρογέλη Σε ένα πανί για την κατασκευή ενός κατάλληλου μικροπεριβάλλοντος για τη διευκόλυνση της ταχείας φθοράς του νεύρο Οι πράκτορες παρέχουν προστασία σε πραγματικό χρόνο. “

Ενώ τα MOF έχουν προηγουμένως αποδείξει μια εξαιρετικά γρήγορη ικανότητα διάσπασης παραγόντων οργανοφωσφόρου και μιμούνται χημικές ουσίες στο εργαστήριο, αυτά τα απορροφητικά σε σκόνη έχουν αποδειχθεί δύσκολο να ενσωματωθούν απευθείας σε προστατευτικά υφάσματα. Όταν οι νευρικοί παράγοντες συνδέονται με τις ομάδες ζιρκονίου-6, συχνά απενεργοποιούν τη σκόνη και συνθέτουν ινώδη ερεθίσματα. Αυτή η κατάσταση απαιτεί τη χρήση αλκαλικών διαλυμάτων για την αναγέννηση καταλυτικών τοποθεσιών MOF – μια απαίτηση που όχι μόνο αποκλείει τη χρήση MOF για την απόρριψη αποθηκευμένων χημικών όπλων, αλλά εμποδίζει τη χρήση τους σε φορητό προστατευτικό εξοπλισμό.

Για να ξεπεράσουν αυτήν την πρόκληση, ο Farha και οι συνεργάτες του σχεδίασαν ένα σύστημα σύνθετων ιστών με βάση το MOF που χρησιμοποιεί νερό σε μια υδρογέλη με βάση την αμίνη για να διαλύσει τους νευρικούς παράγοντες. Η ουσία δρα συνδυάζοντας τρία κύρια συστατικά των αντιδράσεων υδρόλυσης που διασπώνται τοξικούς παράγοντες οργανοφωσφόρου. Ο κόμβος ζιρκονίου στο μεταλλικό-οργανικό πλαίσιο παρέχει την όξινη θέση Lewis που ενεργοποιεί το κέντρο φωσφόρου (το ενεργό μέρος του νευρικού παράγοντα), ενώ οι πόροι της υδρογέλης παγιδεύουν το απαραίτητο νερό. Οι βασικές ομάδες αμίνης στον σκελετό υδρογέλης δημιουργούν υδροξυλομάδες για να διευκολύνουν την πυρηνόφιλη προσβολή στο υπόστρωμα οργανοφωσφόρου και την επακόλουθη μετατόπιση του προϊόντος υδρόλυσης στο κέντρο ζιρκονίου (δηλ. Καταλυτική περιστροφή).

Οι ερευνητές συνδύασαν αυτήν την ένωση υδρογέλης με ίνες βαμβακιού και το δοκίμασαν εφαρμόζοντας ένα μικρό κλάσμα είτε ενός προσομοιωμένου νευρικού παράγοντα είτε ενός πραγματικού νευρικού παράγοντα (δοκιμασμένο σε συνεργασία με το US Army Laboratory) στην επιφάνειά του. Στη συνέχεια, ανέλυσαν το προϊόν και το υπόστρωμα χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού. Διαπίστωσαν ότι η ένωση μεταμόρφωσε χημικά το 99% του παράγοντα σε μόλις 10 λεπτά, και διατήρησε αυτό το υψηλό επίπεδο καταλυτικής δραστικότητας ακόμη και μετά την αποθήκευση σε αεροστεγές φιαλίδιο για 3 μήνες.

“Ο σύνθετο υλικό Αυτά που αναπτύχθηκαν εδώ είναι μια τεράστια βελτίωση σε σχέση με αυτό που έχουμε αναπτύξει νωρίτερα », λέει η Farha. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι οι αλληλεπιδράσεις που περιγράφονται εδώ με την ένωση στο Στερεάς κατάστασης συγκρίσιμο με αυτό που λαμβάνεται σε αλκαλικά υδατικά διαλύματα “.

Καθώς οι συγγραφείς οραματίζονται τη χρήση της νέας ένωσης υδρογέλης ως αντιδραστικού στρώματος σε κοστούμια και μάσκες, σημειώνουν ότι θα χρειαστούν περαιτέρω μηχανικές και δοκιμές για να ενσωματωθούν σε αυτά τα υπάρχοντα προϊόντα. Ωστόσο, επειδή η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την παραγωγή της ένωσης είναι απλή και εύκολα επεκτάσιμη, ο Farha προτείνει ότι στο μέλλον θα είναι δυνατή η παραγωγή μάσκας και στολών με βάση το MOF.

“Βρισκόμαστε στη διαδικασία βελτιστοποίησης των σύνθετων υλικών ώστε να είναι κατάλληλα για πραγματικές συνθήκες”, λέει η Farha. «Ας ελπίσουμε ότι, στο μέλλον, αυτά τα υλικά θα εμπορευματοποιηθούν και θα χρησιμοποιηθούν για την προστασία της ανθρώπινης ζωής».


Τα νανοϋλικά υφάσματος καταστρέφουν τους νευρικούς παράγοντες σε συνθήκες που σχετίζονται με το πεδίο της μάχης


περισσότερες πληροφορίες:
κατάλυσηMa et al .: «Ημι-στιγμιαία καταλυτική υδρόλυση οργανοφωσφορικών νευρικών παραγόντων με υδρογέλες πλαισίου με βάση ζιρκόνιο. www.cell.com/chem-catalysis/fu… 2667-1093 (21) 00091-9 Και το DOI: 10.1016 / j.checat.2021.06.008

το απόσπασμα: Η ένωση Hydrogel αναπτύχθηκε για να βοηθήσει τα προστατευτικά εργαλεία να αποικοδομήσουν γρήγορα τοξικούς νευρικούς παράγοντες (2021, 14 Ιουλίου) Ανακτήθηκε στις 14 Ιουλίου 2021 από https://phys.org/news/2021-07-hydrogel-composite-gear-rapidly-degrade .html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη διαπραγμάτευση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Απορρόφηση μεμονωμένων ηλεκτρονίων που συλλαμβάνονται στο βίντεο

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *