الملخص:
طوّر فريق بحثي في جامعة نورث وسترن مادة نانوية جديدة مستوحاة من الميلانين الطبيعي، والتي من المتوقع أن توفر حماية إضافية للأشخاص الذين يتعرضون لمواد كيميائية فسفورية عضوية ضارة لفترة طويلة. ومن المتوقع أن يتم استخدام هذه التكنولوجيا في المعدات القتالية للجنود، ومعدات الحماية الزراعية، ومعدات السلامة الصناعية في المستقبل للمساعدة في تقليل المخاطر الصحية الناجمة عن عوامل الأعصاب وبعض المبيدات الحشرية.
وتسمى المادة التي طورها الباحثون "الألوميلانين"، وتصميمها مستوحى من الميلانين الموجود في الطبيعة. الميلانين لا يعطي الكائنات لونها فحسب، بل لديه أيضًا القدرة على امتصاص ومعالجة مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية. ويأمل فريق البحث في استخدام هذه الخاصية الطبيعية لبناء مواد وقائية يمكنها التقاط المواد الكيميائية الخطرة وتحللها بشكل فعال.
تركز هذه الدراسة المنشورة في مجلة ACS Nano على مركبات الفوسفور العضوية. تستخدم مركبات الفوسفور العضوي على نطاق واسع في صناعة المبيدات الحشرية والمبيدات الحشرية وعوامل الأعصاب. من بينها، يمكن لعوامل الأعصاب تعطيل النقل الطبيعي للإشارات في الجهاز العصبي البشري. وفي الحالات الشديدة، يمكن أن تؤدي إلى فقدان السيطرة على الجهاز التنفسي ووظيفة القلب، بل وقد تهدد الحياة.
قدم فريق البحث مجموعات الزركونيوم بناءً على البنية المسامية للإيزوميلانين، مما يسمح له بأداء وظيفتين مزدوجتين للامتزاز والتحفيز. يعتبر الأيزوميلانين الموجود في المادة مسؤولاً عن التقاط الجزيئات الكيميائية الضارة، بينما يكون عنصر الزركونيوم مسؤولاً عن تعزيز تفاعل التحلل، وبالتالي تقليل السمية وتسريع إبطال مفعول المواد الضارة.
من أجل تحسين قيمة التطبيق العملي، قام الباحثون بتعديل المادة بحيث يمكن أن تشكل تلقائيًا بيئة مناسبة لتفاعلات التحلل الكيميائي بعد ملامستها للرطوبة. تظهر النتائج التجريبية أنه بعد التعرض لمحاكاة عوامل الأعصاب، يمكن تقليل مستويات المنتجات الثانوية السامة بنسبة 50٪ تقريبًا في 10 دقائق فقط. تظهر الأبحاث أن ظروف الإضاءة يمكن أن تزيد من تعزيز تأثير التدهور.
على عكس العديد من المواد الواقية، فإن هذا النوع الجديد من مادة الميلانين متجدد وقابل للتحلل البيولوجي مع انخفاض سميته. وقال الباحثون إن المادة يمكن دمجها في الألياف والأقمشة كصبغة أو مادة مضافة، لذلك من المتوقع أن يتم تطبيقها مباشرة على الملابس الواقية والمعدات التكتيكية وأقنعة الغاز والقفازات وغيرها من المنتجات.
يتصور فريق البحث أنه في المستقبل، يمكن إضافة القفازات والأقنعة الواقية التي يستخدمها المزارعون، وكذلك الزي القتالي ومعدات الحماية الشخصية التي يستخدمها الجيش، مع هذه المادة النانوية. في حالة وقوع حادث تلوث كيميائي، يمكن أيضًا معالجة الملابس الملوثة بسرعة عن طريق رش محلول مائي يحتوي على مركبات ذات صلة لتقليل التهديد الذي تشكله المواد الضارة.
وأشار الباحثون إلى أن التكنولوجيا لا تزال في مرحلة التحقق المختبري، ولا تزال بعيدة بعض الشيء عن التطبيق التجاري على نطاق واسع. في المستقبل، من الضروري إجراء مزيد من التقييم لاستقرار المواد وأدائها من حيث التكلفة في ظل الاستخدام طويل الأمد، والتنظيف المتكرر، والتعرض البيئي المعقد، وظروف التصنيع واسعة النطاق. ومع ذلك، يوضح هذا البحث طريقة جديدة لاستخدام تكنولوجيا النانو الإلكترونية للتعامل بشكل استباقي مع المواد الكيميائية الخطرة، كما يوفر اتجاهًا جديدًا لتطوير الجيل القادم من معدات الحماية الشخصية.
التعليقات