稀有な技術。生物と化学の両方の脅威に対応する素材

稀有な技術。生物と化学の両方の脅威に対応する素材化学
生物・化学兵器の脅威を排除するためのプログラム可能な結晶性スポンジ-繊維複合体©Northwestern University

新型コロナウイルス感染症(COVID‑19)の原因となるウイルスにも有効な汎用性の高い素材

ノースウェスタン大学の研究チームは、コロナの原因となる新型コロナウイルスのような生物学的脅威と、化学戦争で使用されるような化学的脅威の両方を不活性化することができる、多目的複合繊維を開発しました。

両方の脅威に効果のある素材は珍しい。

また、この素材は再利用可能です。

脅威にさらされた後でも、簡単な漂白処理で元の状態に戻すことができます。

この素材は、フェイスマスクなどの防護服に利用できる可能性があります。

ノースウェスタン大学のOmar Farha教授は、この技術の基礎となっている有機金属フレームワーク(MOF)の専門家であり、「化学物質と生物学的毒性物質の両方を不活性化する能力を持つ二機能性材料を持つことは、複数の材料を統合して機能させることができるため、非常に重要です。」と述べています。

ウェインバーグ芸術科学大学の化学教授であるFarha氏は、本研究の責任著者です。同教授は、ノースウェスタン大学国際ナノテクノロジー研究所のメンバーでもあります。

このMOF/繊維複合体は、Farha氏のチームが以前に行った、有毒な神経剤を不活性化するナノ材料の研究に基づいています。

今回の研究では、わずかな操作で、抗ウイルス剤や抗菌剤も材料に組み込むことができました。

このナノサイズの材料は、スポンジが水を取り込むように、ガスや蒸気などの物質を取り込むことができる多くの穴が設計されています。

新しい複合繊維では、MOFの空洞部分に、有毒化学物質やウイルス、バクテリアを不活性化する触媒が入っています。

この多孔質ナノ材料は、繊維を簡単にコーティングすることができます。

この研究は、最近、Journal of the American Chemical Society(JACS)に掲載されました。

研究者らは、MOF/繊維複合体が、SARS-CoV-2およびグラム陰性菌(大腸菌)とグラム陽性菌(黄色ブドウ球菌)の両方に対して迅速な活性を示すことを発見しました。

また、活性塩素を担持1付着した状態で持っていること。したMOF/繊維複合体は、マスタードガスとその化学的模擬物質(2-クロロエチルエチルスルフィド、CEES)を迅速に分解しました。

繊維にコーティングされたMOF材料のナノポア2膜たんぱく質や人工的に合成された薄膜にある数ナノメートル程度の極小の穴。は、汗や水を逃がすのに十分な幅を持っています。

この複合材料は、現在産業界で使用されている基本的な繊維加工機器を必要とするだけなので、拡張性があるとFarha氏は付け加えました。

この素材をフェイスマスクに組み込むことで、マスク着用者を周囲のウイルスから守るだけでなく、マスクを着用した感染者と接触した人を守るという、両方の機能を果たすことができます。

また、研究者たちは、この材料の活性部位を原子レベルで理解することができました。

これにより、研究者らは、他のMOFベースの複合材料の作成につながる構造と特性の関係を導き出すことができます。

Published by Northwestern University. Yuk Ha Cheung et al, Immobilized Regenerable Active Chlorine within a Zirconium-Based MOF Textile Composite to Eliminate Biological and Chemical Threats, Journal of the American Chemical Society (2021). DOI: 10.1021/jacs.1c08576

 

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