p Cientistas da Northwestern University em Evanston, Illinois desenvolveu um hidrogel integrado com estruturas metal-orgânicas robustas (MOFs) baseadas em zircônio que degrada rapidamente os agentes nervosos à base de organofosforados usados ​​na guerra química. Ao contrário dos adsorventes MOF em pó existentes, este composto de hidrogel não requer adição de água e pode ser facilmente ampliado para uso em máscaras ou roupas de proteção. A obra aparece em 14 de julho na revista Catálise Química . p "Os agentes nervosos à base de organofosforados estão entre os produtos químicos mais tóxicos conhecidos pela humanidade, "diz o autor sênior Omar Farha, professor de química na Northwestern University. "Seu uso em conflitos globais recentes reflete a necessidade urgente de equipamentos de proteção pessoal, bem como a destruição em massa de estoques de armas químicas. Nesse trabalho, integramos MOFs e hidrogel reticulado contendo amina em tecido para construir um microambiente adequado para facilitar a rápida degradação de agentes nervosos e fornecer proteção em tempo real. "

p Embora os MOFs tenham demonstrado anteriormente uma capacidade excepcionalmente rápida de quebrar agentes organofosforados e produtos químicos que os simulam em laboratório, esses adsorventes em pó têm se mostrado difíceis de integrar diretamente em panos de proteção. Quando os agentes nervosos se ligam aos seus aglomerados de zircônio-6, eles freqüentemente desativam o pó e os catalisadores de compósitos fibrosos. Essa armadilha exige o uso de soluções alcalinas para regenerar os sítios catalíticos dos MOFs - um requisito que não impede que esses MOFs sejam usados ​​para eliminar armas químicas armazenadas, mas que impede seu uso em equipamentos de proteção vestíveis.

p Para superar este desafio, Farha e seus colegas projetaram um sistema composto têxtil à base de MOF que usa água em um hidrogel à base de amina para quebrar os agentes nervosos. O material funciona reunindo três componentes principais para as reações de hidrólise que desmantelam os agentes organofosforados tóxicos. O nó de zircônio do MOF fornece um sítio ácido de Lewis que ativa o centro de fósforo (a parte ativa do agente nervoso), enquanto os poros do hidrogel retêm a água necessária. Os grupos amina básicos na estrutura do hidrogel geram grupos hidroxila para facilitar o ataque nucleofílico no substrato organofosforado e o deslocamento subsequente do produto de hidrólise no centro de zircônio (isto é, turnover catalítico).

p Os pesquisadores integraram este composto de hidrogel com fibras de algodão e o testaram aplicando uma pequena alíquota de um simulador ou de um agente nervoso real (testado em colaboração com o Laboratório do Exército dos EUA) em sua superfície. Próximo, eles analisaram o produto e o substrato usando espectroscopia de ressonância magnética nuclear. Eles descobriram que o composto converteu quimicamente 99% do agente em apenas 10 minutos, mantendo este alto nível de atividade catalítica mesmo após ter sido armazenado em um frasco selado por 3 meses.

p "O material compósito desenvolvido aqui representa uma melhoria significativa em comparação com o que desenvolvemos anteriormente, "diz Farha." Também é importante notar que as reatividades relatadas aqui com o compósito em seu estado sólido são comparáveis ​​às obtidas em soluções aquosas alcalinas. "

p Uma vez que os autores imaginam o novo composto de hidrogel sendo usado como uma camada reativa em trajes e máscaras, eles observam que mais engenharia e testes serão necessários para integrá-lo a esses produtos existentes. Contudo, uma vez que o método usado para produzir o composto é simples e facilmente escalonável, Farha sugere que a produção em grande escala de máscaras e ternos baseados em MOF pode ser possível no futuro.

p "Estamos em processo de otimização do material composto para ser adequado às condições do mundo real, "diz Farha." Esperamos que no futuro esses materiais sejam comercializados e usados ​​para proteger a vida humana. "