فناوری نوین خنثی سازی گاز اعصاب
پس از پایان جنگ جهانی اول، در هیچ نبردی همچون جنگ ایران و عراق، شاهد استفاده گسترده از گازهای شیمیایی نبودیم. همچنین در سال های اخیر با شکل گیری گروهک های تروریستی نظیر داعش، خطر استفاده از گازهای شیمیایی بار دیگر افزایش یافته است. در واقع دستیابی به شیوه های جدید محافظت از افراد در برابر این نوع از گازها و نیز از بین بردن سلاح های شیمیایی موجود به یکی از چالش های اصلی در برابر بسیاری از کشورها بدل شده است.
خوشبختانه گروهی از دانشمندان در دانشگاه نورث وسترن توانستند ماده جدیدی را برای خنثی سازی گاز اعصاب طراحی کنند. این فناوری جدید بر «چهارچوب فلزی- آلی مبتنی بر زیرکونیوم» یا به اختصار (MOF) استوار است و NU-1000 نام دارد. این شیوه نه تنها می تواند به خنثی سازی این مواد که در انبارهای تسلیحاتی قرار گرفته کمک کند، بلکه حتی می توان از آن در ماسک های ویژه سربازان و یا پرسنل امداد و نجات بهره گرفت.
گاز اعصاب یکی از هراسناک ترین سلاح های شیمیایی است. این نوع گاز نخستین بار در سال 1936 در آلمان طراحی شد. گاز اعصاب که گاهی عامل اعصاب نیز خوانده می شود، از نظر شیمیایی ساختار بسیار ساده ای دارد، اما نتیجه آن بسیار مرگبار است. این گاز دارای مواد شیمیایی آلی دارای فسفر است که «ارگانوفسفره» نامیده می شود. این ماده با مسدودسازی «استیل کولین استراز» سبب بروز اختلال در انتقال پیغام های عصبی از طریق سیستم عصبی به اندام های بدن می شود.
عامل اعصاب در قالب فرمول های مختلفی با نام هایی نظیر «سارین» یا «سومان» طراحی شده است. قرارگیری در معرض این گازها سبب بروز علایم بسیار وحشتناکی در بدن می شود. در ابتدا آبریزش بینی روی داده و سپس به سرعت به تشنج می انجامد و در نهایت هم کل سیستم تنفسی از کار می افتد. این گاز از طریق پوست و نیز دستگاه تنفسی جذب بدن می شود. در واقع حتی مقدار بسیار اندکی از این ماده بسیار خطرناک بوده و باید از پوششی که تمام بدن را می پوشاند در برابر آن استفاده کرد. افزون بر این، برای نابودی ذخایر این گاز در انبارها، آن را در کوره های پلاسما که ساختار پیچیده ای دارند سوزاند.
اما NU-1000 سبب می شود که حفاظت از بدن در برابر این ماده و نیز دفع آن به مراتب ساده تر شود. با این ماده جدید می توان گاز «سومار» که بسیار خطرناک تر از «سارین» است را فقط در یک دقیقه به ماده ای بی خطر تبدیل کرد. این تبدیل می تواند در شرایط محیطی گوناگونی روی دهد و به همین دلیل می توان از آن در میدان جنگ هم بهره گرفت.
ساختار این ماده جدید از نظر گرمایی و نیز شیمیایی بسیار مستحکم است. به کلامی دیگر شرایط محیطی تاثیر چندانی بر روی کارایی آن ندارد. این ماده حتی می تواند در آب و یا محیط های بسیار مرطوب، در دماهای بالا یا پایین و نیز طوفان شن به خوبی عمل کند.
دانشمندان برای طراحی و تولید NU-1000 از نوعی آنزیم طبیعی الگوبرداری کردند. این آنزیم phosphotriesterase نام دارد و توسط نوعی خاص از باکتری تولید می شود، بر روی برخی بخش های ضعیف تر گاز اعصاب که پیوندهای استر فسفونات نام دارد عمل می کند. آنزیم های طبیعی معمولاً در شرایط بسیار مشخصی عمل می کنند. به همین دلیل این دانشمندان نوعی کاتالیزگر غیرآلی را طراحی کردند که می تواند در طیف گسترده ای از ساختارهای مولکولی عمل کند.
در ماده NU-1000، چهارچوب فلزی- آلی نوعی ساختار شبکه ای متخلخل را شکل می دهد. این شبکه، عامل اعصاب را در خود نگاه می دارد تا کاتالیزگر فرصت عمل بر روی آن را بیابد. در این شبکه مقداری زیرکونیوم قرار دارد. وقتی عامل اعصاب در این شبکه به دام می افتد، با زیرکونیوم روبرو می شود و به این ترتیب پیوند استر فسفونات آن شکسته شده و به این ترتیب در طی چند دقیقه به گازی بی خطر بدل می شود. این فرآیند از طریق هیدرولیز روی می دهد. در واقع برای انجام این واکنش به آب نیاز است. با این حال این پژوهشگران اعلام کرده اند که رطوبت معمول هوا برای انجام آن کافی است.
این پژوهش در نشریه Nature Materials منتشر شده است.
No tags for this post.
