Нервно-паралитические вещества представляют собой чрезвычайно токсичные химические соединения, разработанные для военных целей. Их механизм действия основан на ингибировании ацетилхолинэстеразы (АХЭ) в нервной системе, что приводит к тяжелым симптомам, включая судороги и дыхательную недостаточность. Своевременное обнаружение этих опасных веществ имеет решающее значение для защиты здоровья людей.
Современные методы обнаружения нервно-паралитических веществ включают жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию (ЖХ-МС), ионную хроматографию и флуоресцентные методы. Последние особенно перспективны благодаря простоте использования и возможности применения непосредственно на месте. Однако существующие флуоресцентные методы в основном полагаются на фосфорилирование нервно-паралитических веществ или протонирование молекул-зондов, что делает их уязвимыми для воздействия окружающей среды.
Исследовательская группа под руководством профессора Доу Синьцуня из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук разработала инновационный подход к решению этой проблемы. Ученые создали стратегию двойного просеивания, основанную на химической активности и молекулярных размерах. Результаты их работы были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
В основе разработанного метода лежит использование металлоорганического каркаса на основе циркония (MOF-525) в качестве сенсорного материала. MOF-525 отличается наличием порфириновых лигандов и кластеров циркония в качестве металлических узлов, что обеспечивает высокую стабильность и устойчивость к кислотным и щелочным условиям. Исследователи синтезировали материалы MOF-525 с различными уровнями дефектов, модулируя структурные модуляторы. Оптимизированный материал имеет примерно 60% дефектов и минимальную фоновую флуоресценцию.
Механизм обнаружения основан на том, что дефектно-модифицированный MOF-525 вызывает красную флуоресценцию при взаимодействии с нервно-паралитическими веществами, содержащими фосфонилфторид. Стратегия двойного просеивания объединяет молекулярное размерное исключение и химическую активность, что обеспечивает высокую избирательность метода.
Разработанный сенсор демонстрирует впечатляющие характеристики: высокую чувствительность (0,96 нм/3,8 частей на миллиард), быстрый отклик (менее 1 секунды) и устойчивость к различным помехам, включая кислотные вещества, влажность и распространенные флуоресцентные материалы. Это значительно превосходит существующие методы обнаружения по скорости и надежности.
Исследование не только проясняет влияние дефектной инженерии на оптические свойства металлоорганических каркасов, но и устанавливает новую парадигму для обнаружения и распознавания следовых количеств нервно-паралитических веществ. Такой подход может найти применение в военной сфере, системах безопасности и экологическом мониторинге.
Разработка профессора Доу Синьцуня и его команды представляет собой значительный шаг вперед в области химических сенсоров и может спасти множество жизней благодаря быстрому и надежному обнаружению опасных нервно-паралитических веществ в различных условиях.
Изображение носит иллюстративный характер
Современные методы обнаружения нервно-паралитических веществ включают жидкостную хроматографию-масс-спектрометрию (ЖХ-МС), ионную хроматографию и флуоресцентные методы. Последние особенно перспективны благодаря простоте использования и возможности применения непосредственно на месте. Однако существующие флуоресцентные методы в основном полагаются на фосфорилирование нервно-паралитических веществ или протонирование молекул-зондов, что делает их уязвимыми для воздействия окружающей среды.
Исследовательская группа под руководством профессора Доу Синьцуня из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук разработала инновационный подход к решению этой проблемы. Ученые создали стратегию двойного просеивания, основанную на химической активности и молекулярных размерах. Результаты их работы были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
В основе разработанного метода лежит использование металлоорганического каркаса на основе циркония (MOF-525) в качестве сенсорного материала. MOF-525 отличается наличием порфириновых лигандов и кластеров циркония в качестве металлических узлов, что обеспечивает высокую стабильность и устойчивость к кислотным и щелочным условиям. Исследователи синтезировали материалы MOF-525 с различными уровнями дефектов, модулируя структурные модуляторы. Оптимизированный материал имеет примерно 60% дефектов и минимальную фоновую флуоресценцию.
Механизм обнаружения основан на том, что дефектно-модифицированный MOF-525 вызывает красную флуоресценцию при взаимодействии с нервно-паралитическими веществами, содержащими фосфонилфторид. Стратегия двойного просеивания объединяет молекулярное размерное исключение и химическую активность, что обеспечивает высокую избирательность метода.
Разработанный сенсор демонстрирует впечатляющие характеристики: высокую чувствительность (0,96 нм/3,8 частей на миллиард), быстрый отклик (менее 1 секунды) и устойчивость к различным помехам, включая кислотные вещества, влажность и распространенные флуоресцентные материалы. Это значительно превосходит существующие методы обнаружения по скорости и надежности.
Исследование не только проясняет влияние дефектной инженерии на оптические свойства металлоорганических каркасов, но и устанавливает новую парадигму для обнаружения и распознавания следовых количеств нервно-паралитических веществ. Такой подход может найти применение в военной сфере, системах безопасности и экологическом мониторинге.
Разработка профессора Доу Синьцуня и его команды представляет собой значительный шаг вперед в области химических сенсоров и может спасти множество жизней благодаря быстрому и надежному обнаружению опасных нервно-паралитических веществ в различных условиях.
