Un compuesto de hidrogel desarrollado para ayudar a los protectores a descomponer rápidamente los agentes nerviosos tóxicos.

Crédito: PIXTA / CC0 dominio público

Los científicos de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, se han integrado con un marco organometálico (MOF) robusto a base de circonio que descompone rápidamente los agentes nerviosos a base de organofosforados utilizados en la guerra química. Desarrolló un hidrogel. A diferencia de los adsorbentes de MOF en polvo existentes, este compuesto de hidrogel no requiere agua adicional y puede ampliarse fácilmente para su uso en máscaras protectoras y ropa. El trabajo se publicará en la revista el 14 de julio. Catálisis química..

“Gas nervioso base organofosforado La mayoría de las sustancias químicas tóxicas“ Conocidas por la humanidad ”, dijo Omar Farha, autor principal de química de la Universidad Northwestern. “Su uso en conflictos globales recientes es una necesidad urgente de equipo de protección personal. Refleja la destrucción masiva de arsenales de armas químicas y sexuales. Este trabajo integra puentes MOF y que contienen aminas. Hydrogel Póngalo en un paño para crear un microambiente apropiado, Nervous Brinda protección en tiempo real con agentes. “

MOF ha demostrado previamente una capacidad muy rápida para descomponer los agentes organofosforados y los químicos que los simulan en el laboratorio, pero incorporar estos adsorbentes en polvo directamente en las telas protectoras puede ser difícil. Probado. Cuando los agentes nerviosos se unen a sus racimos de circonio-6, a menudo inactivan los catalizadores compuestos fibrosos y en polvo. Este pozo requiere el uso de soluciones alcalinas para regenerar los sitios catalíticos de MOF. Este es un requisito que no impide que dichos MOF se utilicen para eliminar las armas químicas almacenadas, pero sí impide su uso en dispositivos de protección portátiles.

Para superar este desafío, Farha et al. Diseñó un sistema compuesto de fibra a base de MOF que usa agua en hidrogeles a base de aminas para descomponer los agentes nerviosos. Este material funciona combinando tres elementos clave de una reacción de hidrólisis que descompone los compuestos organofosforados tóxicos. El nodo de circonio del MOF proporciona un sitio ácido de Lewis que activa el centro de fósforo (la parte activa del agente nervioso) y los poros de hidrogel atrapan el agua requerida. Los grupos amina básicos en el esqueleto del hidrogel generan grupos hidroxilo para facilitar un ataque nucleófilo sobre el sustrato de fósforo orgánico y la subsiguiente sustitución de productos de hidrólisis en el centro de circonio (es decir, renovación catalítica).

Los investigadores han probado este compuesto de hidrogel integrándolo con fibras de algodón y aplicando una pequeña cantidad de material simulado o agente nervioso real (probado en colaboración con el Instituto del Ejército de EE. UU.) A su superficie. Luego analizaron los productos y sustratos utilizando espectroscopía de resonancia magnética nuclear. Descubrieron que el compuesto convertía químicamente el 99% del fármaco en solo 10 minutos y mantenía este alto nivel de actividad catalítica incluso después del almacenamiento en viales sellados durante 3 meses.

“Material compuesto Lo que se desarrolló aquí representa una mejora significativa con respecto a lo que se desarrolló anteriormente”, dijo Farha. Estado sólido Es comparable al obtenido con una solución acuosa alcalina. “

Los autores visualizan nuevos compuestos de hidrogel utilizados como capas de reacción en trajes y máscaras, y afirman que se requiere más ingeniería y pruebas para integrarlos en estos productos existentes. Sin embargo, debido a que el proceso de fabricación de compuestos es simple y fácil de expandir, Farha sugiere que la fabricación a gran escala de máscaras y trajes basados ​​en MOF puede ser posible en el futuro.

Estamos en el proceso de optimizar los compuestos para las condiciones del mundo real, dice Farha. “Esperamos que en el futuro, estos materiales se comercialicen y utilicen para salvar vidas”.


Los tejidos de nanomateriales destruyen los agentes nerviosos en condiciones relacionadas con el campo de batalla


Para más información:
Catálisis química, Ma et al.: “Hidrólisis catalítica casi instantánea de agentes nerviosos organofosforados con compuestos de hidrogel de estructura orgánica-metálica a base de circonio” www.cell.com/chem-catalysis/fu 2667-1093 (21) 00091-9, DOI: 10.1016 / j.checat.2021.06.008

Cita: Un compuesto de hidrogel (14 de julio de 2021) desarrollado para ayudar a los protectores a descomponer rápidamente los agentes nerviosos tóxicos, https: //phys.org/news/2021-07-hydrogel- Obtenido de composite-gear-rapid-degrade.html en julio 14 de 2021

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