Une équipe de recherche de la Northwestern University a développé un tissu composite polyvalent qui peut désactiver à la fois les menaces biologiques, comme le nouveau coronavirus qui cause le COVID-19, et les menaces chimiques, tels que ceux utilisés dans la guerre chimique. Un matériau efficace contre les deux classes de menaces est rare.

Le matériel est également réutilisable. Il peut être restauré dans son état d'origine une fois que le tissu a été exposé à des menaces par un simple traitement à l'eau de Javel. Le tissu prometteur pourrait être utilisé dans les masques faciaux et autres vêtements de protection.

« Avoir un matériau bifonctionnel qui a la capacité de désactiver à la fois les agents toxiques chimiques et biologiques est crucial car la complexité d'intégrer plusieurs matériaux pour faire le travail est élevée, " a déclaré Omar Farha de Northwestern, un expert des charpentes métallo-organiques, ou MOF, qui est la base de la technologie.

Farha, professeur de chimie au Weinberg College of Arts and Sciences, est co-auteur de l'étude. Il est membre de l'Institut international de nanotechnologie de Northwestern.

Le composite MOF/fibre s'appuie sur une étude antérieure dans laquelle l'équipe de Farha a créé un nanomatériau qui désactive les agents neurotoxiques. Avec quelques petites manipulations, les chercheurs ont également pu incorporer des agents antiviraux et antibactériens dans le matériau.

Les MOF sont des « éponges de bain sophistiquées, " a déclaré Farha. Les matériaux de taille nanométrique sont conçus avec beaucoup de trous qui peuvent capturer les gaz, vapeurs et autres agents comme une éponge capte l'eau. Dans le nouveau tissu composite, les cavités des MOF ont des catalyseurs qui peuvent désactiver les produits chimiques toxiques, virus et bactéries. Le nanomatériau poreux peut être facilement enduit sur des fibres textiles.

L'étude a été publiée récemment dans le Journal de l'American Chemical Society ( JACS ).

Les chercheurs ont découvert que le composite MOF/fibre présentait une activité rapide contre le SRAS-CoV-2 et les bactéries gram-négatives (E. coli) et gram-positives (S. aureus). Aussi, le composite MOF/fibres chargé de chlore actif a rapidement dégradé le gaz de moutarde au soufre et son simulant chimique (sulfure de 2-chloroéthyle éthyle, CEES). Les nanopores du matériau MOF enduit sur le textile sont suffisamment larges pour permettre à la transpiration et à l'eau de s'échapper.

Le matériau composite est évolutif, Farha a ajouté, car il ne nécessite que des équipements de traitement textile de base actuellement utilisés par l'industrie. Lorsqu'il est incorporé dans un masque facial, le matériel doit pouvoir fonctionner dans les deux sens :protéger le porteur du masque du virus à proximité ainsi que protéger les personnes qui entrent en contact avec une personne infectée portant le masque.

Les chercheurs ont également pu développer une compréhension des sites actifs du matériau jusqu'au niveau atomique. Cela leur permet, ainsi qu'à d'autres, de dériver des relations structure-propriété pouvant conduire à la création d'autres composites à base de MOF.

Le titre de l'article est " Chlore actif régénérable immobilisé dans un composite textile MOF à base de zirconium pour éliminer les menaces biologiques et chimiques ". Yuk Ha Cheung de l'Université polytechnique de Hong Kong et Kaikai Ma de l'Université Northwestern sont les premiers auteurs de l'article. Ma est également co-auteur.