Poiché le strutture metallo-organiche (MOF) – complessi metallici altamente porosi – sono strutturalmente e chimicamente così diverse, potrebbero essere utilizzate per molte applicazioni, come la somministrazione di farmaci e la pulizia ambientale. Ma i ricercatori devono ancora comprendere meglio come funzionano, soprattutto se incorporati nei polimeri. Informare Materiali e interfacce applicati ACSi ricercatori hanno ora sviluppato e caratterizzato MOF che immagazzinano ossido nitrico (NO) incorporati in una pellicola sottile con un nuovo potenziale antibatterico.
Studiare le interazioni tra MOF e polimeri all’interno delle membrane può essere impegnativo e richiede metodi analitici complessi e risorse significative. In studi precedenti, Russell E. Morris e colleghi hanno esaminato l’interfaccia tra un MOF contenente nichel e il poliuretano. Ma il metodo di microscopia elettronica a scansione a fascio ionico focalizzato (FIB-SEM) che hanno utilizzato può alterare o danneggiare sia i polimeri che i MOF. Quindi, gli stessi ricercatori insieme alla microscopia Zeiss hanno utilizzato una nuova tecnica FIB-SEM utilizzando la criogenia per aumentare la stabilità dei compositi MOF.
Per testarlo, hanno creato tre membrane in collaborazione con ricercatori della Colorado State University contenenti un MOF di nichel chiamato CPO-27-Ni, un MOF di rame chiamato CuBTTri, o entrambi. Successivamente, utilizzando la tecnica criogenica FIB-SEM, hanno visto le particelle di ciascun MOF in modo più dettagliato rispetto ad altri metodi di imaging. Le immagini hanno anche mostrato che i complessi metallici erano distribuiti uniformemente su tutte le membrane e non si sovrapponevano. I ricercatori hanno poi esaminato la capacità delle pellicole di rilasciare NO, una molecola con proprietà antibatteriche che potrebbe avere applicazioni biomediche. Negli esperimenti, le membrane integrate con MOF avevano diversi trigger e risposte:
- CPO-27-Ni ha rilasciato NO rapidamente, come una breve esplosione, in risposta all’umidità.
- CuBTTri ha agito come catalizzatore quando esposto a un tripeptide, S-nitrosoglutatione (GSNO), una fonte naturale di NO nel corpo umano, e ha prodotto un rilascio prolungato di NO in risposta.
- Insieme, CPO-27-Ni e CuBTTri hanno prodotto una membrana con rilascio di NO rapido e prolungato, se esposta in sequenza all’umidità e al GSNO.
I ricercatori affermano che i MOF di nichel e rame si sono combinati per creare un materiale composito che ha ottenuto un sistema ottimale di rilascio di NO a due stadi. Suggeriscono che questa somministrazione in due fasi potrebbe essere utile nei dispositivi medici, fornendo sia effetti antibatterici immediati che prevenzione a lungo termine delle incrostazioni microbiche.
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