Un team di ricerca della Northwestern University ha sviluppato un tessuto composito versatile in grado di disattivare entrambe le minacce biologiche, come il nuovo coronavirus che causa il COVID-19, e minacce chimiche, come quelli usati nella guerra chimica. Un materiale efficace contro entrambe le classi di minacce è raro.

Il materiale è anche riutilizzabile. Può essere ripristinato al suo stato originale dopo che il tessuto è stato esposto a minacce con un semplice trattamento con candeggina. Il tessuto promettente potrebbe essere utilizzato in maschere per il viso e altri indumenti protettivi.

"Avere un materiale bifunzionale che ha la capacità di disattivare agenti tossici sia chimici che biologici è fondamentale poiché la complessità di integrare più materiali per svolgere il lavoro è elevata, ", ha detto Omar Farha della Northwestern, un esperto in strutture metallo-organiche, o MOF, che è la base della tecnologia.

Farha, professore di chimica al Weinberg College of Arts and Sciences, è un autore corrispondente dello studio. È membro dell'International Institute for Nanotechnology della Northwestern.

Il composito MOF/fibra si basa su uno studio precedente in cui il team di Farha ha creato un nanomateriale che disattiva gli agenti nervini tossici. Con alcune piccole manipolazioni, i ricercatori sono stati in grado di incorporare anche agenti antivirali e antibatterici nel materiale.

Le MOF sono "spugne da bagno sofisticate, " ha detto Farha. I materiali di dimensioni nanometriche sono progettati con molti fori che possono catturare i gas, vapori e altri agenti come una spugna cattura l'acqua. Nel nuovo tessuto composito, le cavità dei MOF hanno catalizzatori in grado di disattivare sostanze chimiche tossiche, virus e batteri. Il nanomateriale poroso può essere facilmente rivestito su fibre tessili.

Lo studio è stato pubblicato di recente nel Giornale della Società Chimica Americana ( JACS ).

I ricercatori hanno scoperto che il composito MOF/fibra ha mostrato una rapida attività contro SARS-CoV-2 e sia i batteri gram-negativi (E. coli) che i batteri gram-positivi (S. aureus). Anche, il gas mostarda di zolfo caricato con cloro attivo / fibra composita rapidamente degradato e il suo simulante chimico (2-cloroetil etil solfuro, CEE). I nanopori del materiale MOF rivestiti sul tessuto sono sufficientemente ampi da consentire la fuoriuscita di sudore e acqua.

Il materiale composito è scalabile, Farha ha aggiunto, in quanto richiede solo le attrezzature di base per la lavorazione dei tessili attualmente utilizzate dall'industria. Quando incorporato in una maschera facciale, il materiale dovrebbe essere in grado di funzionare in entrambi i modi:proteggere chi indossa la maschera dal virus nelle sue vicinanze e proteggere le persone che entrano in contatto con una persona infetta che indossa la maschera.

I ricercatori sono stati anche in grado di sviluppare una comprensione dei siti attivi del materiale fino al livello atomico. Ciò consente a loro e ad altri di derivare relazioni struttura-proprietà che possono portare alla creazione di altri compositi basati su MOF.

Il titolo dell'articolo è "Cloro attivo rigenerabile immobilizzato all'interno di un composito tessile MOF a base di zirconio per eliminare le minacce biologiche e chimiche". Yuk Ha Cheung della Hong Kong Polytechnic University e Kaikai Ma della Northwestern University sono i primi autori del documento. Ma è anche un autore corrispondente.