В 2013 сирийские вооруженные силы предположительно запустили ракеты газа зарина в проводимый мятежниками город, убив много. После того, как дипломаты посредничали в соглашении стереть с лица земли оружие, интернациональные организации начали страшную работу по разрушению их. Один контрольно-пропускной пункт к ликвидации химического оружия – то, что тепло и влажность скоро разламывают ферменты, которые могут отключить смертельные химикаты.
Сейчас, исследователи развили весьма стабильный состав, что может инактивировать агентов нерва как зарин в течение минут.Создать состав, химиков Омара Фару и Джозефа Хуппа из Северо-Западного университета в Эванстоне, Иллинойс, перевоплощённый к природе для воодушевления. Бактерии создают ферменты, названные phosphotriesterases, деактивировавшими определенные пестициды и химически связанные газы жадно-паралитического действия на скорости молнии, вытирая оружие в миллисекундах. Но такие ферменты хрупки и легко ухудшены.
Химики собираются воспроизводить механизм, которым phosphotriesterase разламывает эти химикаты для humanmade катализатора, что пережил бы большая часть неприветливых условий.Они начали с железны-органических структур (Минфина), не так давно развитый класс пористых составов, составленных из металлов, устроенных в кристаллической сети, связанной основанными на углероде молекулами.
Минфина являются весьма приспосабливаемыми материалами: Ученые могут перевести металлы либо компоновщиков для оптимизации материала для множества заявлений, таких как хранение двуокиси водорода и захват углерода либо метана. И в силу того, что Минфина являются пористыми, у них имеется громадные площади поверхности, которые могут скоро установить химические связи, делая их добрыми кандидатами на катализаторы.В натуральном ферменте, phosphotriesterase, два атома цинка действуют как так именуемые Кислоты Льюиса, принимающие, что электроны связывают с агентом нерва.
Когда агент сблизился, гидролиз происходит — молекула воды нападает на агента, режущий и ставя на карту значительные химические связи, так деактивировав его. Ученые проектировали Минфин с аналогичной структурой, но они заменили цинк цирконием, подобно ведущим себя как Кислота Льюиса и делающим для ультрастабильного Минфина.Они удостоверились в надежности собственный состав, известный как НЮ 1000, на пестициде, химически подобном агентам нерва, но более надёжном трудиться с. НЮ 1000 деактивировал половину пестицида в течение 15 минут — самое стремительное разложение этого химиката, когда-либо достигнутого с Минфином и три раза с таковой скоростью, как прошлые Минфина группы.
Бригада тогда отправила состав в средство армии США, оборудованное для изучения токсичных агентов нерва, где армейские ученые измерили период полураспада 3 минут для разрушения агента нерва GD, что еще более токсичен, чем зарин, они информируют онлайн сейчас по собственной природе о Материалах. Новый состав стирает GD в 80 раз стремительнее, чем прошлые Минфина.НЮ 1000 изменяет к добрейшему прошлые Минфина частично, в силу того, что поры между его железными узлами больше, разрешая реактиву пробраться в структуре Минфина и взаимодействовать с цирконием везде. И реакция не израсходовала либо ухудшает НЮ 1000, так, довольно малые количества достаточны, и состав повторно используем. “Подход Минфина весьма неповторим и весьма перспективен”, говорит химик Бэнглин Чен из университета Техаса, Сан-Антонио, именуя его “вправду громадным достигнутым результатом”.
Но больше работы нужно для НЮ 1 000 готовых к действию. Натуральный фермент, phosphotriesterase, между в 1000 и 100,000 раз стремительнее, говорит биохимик Франк Рошель Техаса университет A&M, Колледж-Стейшен. “Для [МИНИСТЕРСТВ ФИНАНСОВ], чтобы быть практичными в любом смысле, они, конечно, оказываются перед необходимостью поправляться”, говорит он. НЮ 1000, к примеру, не достаточно стремителен для применения в противогазах, где атмосфера должен быть очищен достаточно скоро для воина для дыхания.
Результаты будут новости дизайн более наступающих катализаторов, говорит Фарха. Методом моделирования химической реакции несколько смогла осознать, как катализатор трудился, что выдвинул на первый замысел важность громадных преимущества и пор основанных на цирконии МИНИСТЕРСТВ ФИНАНСОВ. “После приобретения знаний из всех этих правил дизайна сейчас мы знаем, что сделать потом”, говорит Фарха. Он сохраняет надежду, что они в итоге будут в состоянии угадать, как отлично такие катализаторы будут функционировать прежде даже сделать их.
“Это готовит землю для будущего”, говорит Рошель. “Они идут в верном направлении”.