Аннотация:
Исследовательская группа Северо-Западного университета разработала новый наноматериал, вдохновленный природным меланином, который, как ожидается, обеспечит дополнительную защиту людям, подвергающимся воздействию вредных фосфорорганических химикатов в течение длительного времени. Ожидается, что в будущем эта технология будет использоваться в боевой экипировке солдат, сельскохозяйственном защитном оборудовании и оборудовании промышленной безопасности, чтобы помочь снизить риски для здоровья, вызываемые нервно-паралитическими отравляющими веществами и некоторыми пестицидами.
Материал, разработанный исследователями, называется «Алломеланин», а его дизайн вдохновлен природным меланином. Меланин не только придает организмам цвет, но также обладает способностью адсорбировать и перерабатывать различные химические вещества. Исследовательская группа надеется использовать это природное свойство для создания защитных материалов, которые смогут активно улавливать и разлагать опасные химические вещества.
Это исследование, опубликованное в журнале ACS Nano, посвящено фосфорорганическим соединениям. Фосфорорганические соединения широко используются в производстве пестицидов, инсектицидов и нервно-паралитических веществ. Среди них нервно-паралитические агенты могут нарушать нормальную передачу сигналов в нервной системе человека. В тяжелых случаях они могут привести к потере контроля над дыхательной системой и работой сердца и даже быть опасными для жизни.
Исследовательская группа представила циркониевые кластеры на основе пористой структуры изомеланина, что позволяет ему выполнять двойную функцию адсорбции и катализа. Изомеланин в материале отвечает за захват вредных химических молекул, а элемент цирконий отвечает за содействие реакции разложения, тем самым снижая токсичность и ускоряя дезактивацию вредных веществ.
Чтобы повысить ценность практического применения, исследователи дополнительно модифицировали материал, чтобы он мог автоматически образовывать среду, подходящую для реакций химического разложения после контакта с влагой. Результаты экспериментов показывают, что после воздействия имитаторов нервно-паралитических агентов уровень токсичных побочных продуктов можно снизить примерно на 50% всего за 10 минут. Исследования показывают, что условия освещения могут еще больше усилить эффект деградации.
В отличие от многих защитных материалов, этот новый тип меланина является возобновляемым и биоразлагаемым, обладая при этом низкой токсичностью. Исследователи заявили, что этот материал можно внедрять в волокна и ткани в качестве пигмента или добавки, поэтому ожидается, что его можно будет наносить непосредственно на защитную одежду, тактическое снаряжение, противогазы, перчатки и другие изделия.
Исследовательская группа предполагает, что в будущем этот наноматериал можно будет добавлять в защитные перчатки и маски, используемые фермерами, а также в боевую форму и средства индивидуальной защиты, используемые военными. В случае химического загрязнения загрязненную одежду также можно быстро обработать путем распыления водного раствора, содержащего соответствующие соединения, чтобы уменьшить угрозу, исходящую от вредных веществ.
Исследователи отметили, что технология все еще находится на стадии лабораторной проверки и еще далека от крупномасштабного коммерческого применения. В будущем необходимо дополнительно оценить стабильность и экономическую эффективность материалов при длительном использовании, многократной очистке, сложном воздействии окружающей среды и условиях крупномасштабного производства. Однако это исследование демонстрирует новый способ использования бионических нанотехнологий для активной борьбы с опасными химическими веществами, а также обеспечивает новое направление для разработки средств индивидуальной защиты следующего поколения.
Комментарии