An Overview of Detection and Neutralization of Chemical Warfare Agents Using Metal Organic Frameworks

Una visión general de la detección y neutralización de agentes de guerra química utilizando estructuras metal-orgánicas

Los agentes de guerra químicos y biológicos (CBWA) son compuestos altamente tóxicos. Las formas seguras y efectivas de detección y neutralización son muy importantes con referencia a la vida humana y el medio ambiente. En este artículo, presentamos un breve resumen sobre varios materiales porosos diseñados para la detección / destrucción de CBWA.

Introducción

Los agentes de guerra química y biológica (CBWAs) como los agentes de gas nervioso (HD, GD, VX), la enterotoxina estafilocócica B, la toxina Clostridium botulinum y las esporas de bacillus anthracis (ántrax) suponen una importante amenaza para la humanidad [1]. Los sensores compactos y en tiempo real para la detección de armas químicas y biológicas han atraído cada vez más la atención y siguen siendo un desafío. Además, la proliferación de explosivos plásticos (que son difíciles de detectar) está haciendo que los conflictos en las regiones inestables de todo el mundo sean muy mortales. Es imperativo desarrollar la ciencia y la tecnología para contrarrestar estas amenazas mediante la detección y neutralización eficiente de las armas químicas y biológicas, así como el diseño de equipos de protección personal. Los grandes desafíos científicos en la detección y neutralización de las armas químicas y biológicas son múltiples y específicos de la química, la topología molecular y el tamaño de la molécula de armas químicas y biológicas.

La comprensión de la química interfacial y las vías de reacción de las armas químicas y biológicas en diversos materiales heterogéneos se estudiaron anteriormente [2-4]. Tras los estudios iniciales de la química de las CBWAs en las superficies, se han dedicado extensas investigaciones a desarrollar una comprensión de las CBWAs y sus simulantes en varias superficies heterogéneas, como los óxidos de metales de transición, los carbones activados y las zeolitas [5-7]. Aunque estos materiales porosos presentaban características deseables para la detección y destrucción de las armas químicas, la falta de adaptación y la baja capacidad de absorción de estos materiales ponía de relieve la necesidad de encontrar materiales más adecuados que ofrecieran las funcionalidades necesarias para la detección y destrucción de las armas químicas.

Una nueva clase de materiales nanoporosos desarrollada en el último decenio, denominada marcos metalorgánicos, tiene propiedades únicas y sobresalientes, como los mayores volúmenes de poros y las mayores superficies conocidas [8-13]. Debido a la gran selección de iones metálicos con diversas geometrías de coordinación y a la posibilidad de un mayor número de enlazadores orgánicos, en la literatura se informó de una gama inmensamente diversa de arquitecturas de marcos MOF. Los MdF han suscitado un gran interés en los campos de las ciencias químicas, biológicas y de los materiales debido a su idoneidad para muchas aplicaciones, incluidos los materiales huéspedes para la separación molecular, [14-17] el almacenamiento de gas [18-20] la captura de carbono [21-23], la catálisis heterogénea, [24] la detección molecular, [25,26] la filtración de gases tóxicos [27-30] y muy recientemente se han considerado materiales potenciales para la detección y descomposición de agentes de gases nerviosos y la detección de explosivos [31-33].