Snabb detektion av kemiska stridsmedel

Forskningsprojekt, 2022 –

Analys och detektering av CWA är ett välutvecklat område, men snabb detektering med hjälp av fältförberedda enheter är fortfarande en utmaning. Sådana enheter är inte bara för kriminaltekniska ändamål, utan stödjer också behandlings- och/eller saneringsinsatser. För att utveckla en fältfärdig enhet kommer vi att använda två tillvägagångssätt för detta problem, båda med cellulosa som bärande material för att skapa fasta reagenser som svarar mot CWA. I alla fall kommer vanliga CWA-mimiker att användas i vår inledande forskning men senare kommer riktiga CWA:er att testas vid Totalförsvarets forskningsinstitut i Umeå.

2.1. Laddar ett urval av CWA kolorimetriska reagens enligt Kangas et al.[1] in i MOF-808 (se nedan) fäst till cellulosananofibriller[2]. Dessa kan sedan kombineras till en lämplig pappersliknande array för testning. Poängen här är att både göra ett lämpligt material i fast tillstånd med de kolorimetriska reagensen väl dispergerade för maximal effekt, men också att skydda dessa reagens mot luft och fukt inuti MOF:erna. Detta kommer att ge ett test som är robust och pålitligt, vilket gör det lämpligt för en mängd användningsmiljöer.
2.2. Cu-MOF HKUST-1 har visat sig detektera nervgassurrogatet dimetylklorfosfit genom en tydlig färgförändring.[3] HKUST-1 är dock inte en särskilt stabil MOF och inte lämplig för verkliga enheter. Vi föreslår istället att förbereda en Cu-baserad stav-MOF, eftersom stav-MOFs normalt är mer stabila än dot-MOFs som HKUST-1.7. Vi kommer att använda stav-MOF-strategin som vi skisserade i ref. 7, tar vicinala karboxylater som länkar för att inducera de oändliga 1D sekundära metallbyggnadsenheterna, SBU:erna för stav-MOF:erna. I ett första försök kommer vi att använda antracen-2,3,6,7-tetrakarboxylsyra. Denna länk är tillgänglig i två steg från kommersiellt tillgängliga material.[4]

[1] Kangas, M.J., Ernest, A., Lukowicz, R., Mora, A.V., Quossi, A., Perez, M., Kyes, N., and Holmes, A.E. (2018). The Identification of Seven Chemical Warfare Mimics Using a Colorimetric Array. Sensors (Basel) 18, 4291. 10.3390/s18124291.
[2] According to a procedure developed by us: Thunberg, J, Zacharias, S. C., Hasani, M., Oyetunji, O.A., Noa, F.M.A., Westman, G, and Öhrström, L., work to be submitted.
[3] Giannakoudakis, D.A., Hu, Y., Florent, M., and Bandosz, T.J. (2017). Smart textiles of MOF/g-C3N4 nanospheres for the rapid detection/detoxification of chemical warfare agents. Nanoscale Horizons 2, 356-364. 10.1039/C7NH00081B.
[4] Morris, J.L., Becker, C.L., Fronczek, F.R., Daly, W.H., and McLaughlin, M.L. (1994). Synthesis of Extended Linear Aromatics Using Tandem Diels-Alder Aromatization Reactions. J. Org. Chem. 59, 6484-6486. 10.1021/jo00100a065.