Innerlich gerührt: Mikromotoren als Mischer für effektiveren oxidativen Abbau chemischer Kampfstoffe
Wie Mikromotoren mit Eigenantrieb die oxidative Neutralisierung von Nervengiften beschleunigen können, indem sie die Entgiftungslösung intensiv durchmischen, beschreibt ein Team von der University of California in San Diego jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie.
Umweltfreundliche Verfahren unter Verwendung von Wasserstoffperoxid und einem Aktivator (z.B. Natriumhydrogencarbonat) zum Abbau von Kampfstoffen, wie Sarin, VX, Soman und Senfgas, haben kürzlich die bisherigen chlorbasierten Methoden abgelöst. Allerdings benötigen sie meist sehr hohe Peroxidkonzentrationen, lange Reaktionszeiten und eine intensive mechanische Durchmischung – extrem problematisch bei der Eliminierung von Beständen chemischer Kampfstoffe in abgelegenen Gegenden oder feindlichen Lagern.
Das Team um Joseph Wang hat nun eine neuartige Strategie entwickelt, die auf einer Durchmischung der Entgiftungslösung mit Mikromotoren mit Eigenantrieb beruht. Bei den Motoren handelt es sich um winzige konische Röhrchen aus einer Doppelschicht, bei der sich außen ein Polymer, innen eine Platinschicht befindet. Wasserstoffperoxid wirkt in diesem Ansatz nicht nur als Oxidationsmittel für die Kampfstoffe, sondern gleichzeitig als Treibstoff für die Mikromotoren. Indem das Reagenz an der inneren Platinschicht katalytisch zersetzt wird, entstehen Sauerstoffbläschen, die aus den hinteren (weiteren) Enden der Röhrchen austreten und sie beschleunigen. Die Bewegung der kleinen Motoren durch die Flüssigkeit sorgt zusammen mit den Gasbläschen für eine effiziente Selbstdurchmischung der Entgiftungslösung. Auf diese Weise werden der Umsatz und die Geschwindigkeit der Dekontaminationsreaktion ganz erheblich gesteigert, ohne dass hohe Peroxidkonzentrationen notwendig sind.
Anhand des Abbaus verschiedener Organophosphat-Pestizide, die von ihrer chemischen Struktur her Organophosphat-Nervengiften entsprechen, konnte Wangs Team die Leistungsfähigkeit der neuen Methode belegen. In einer Beispielreaktion erzeugten 1,5 Millionen Mikromotoren in einem Volumen von 15 ml etwa die gleiche Durchmischung wie ein Magnetrührer mit 200 Umdrehungen pro Minute.
Das Konzept einer Durchmischung durch die Bewegung selbstangetriebener Mikromotoren ist nicht auf die Entgiftung chemischer Kampfstoffe beschränkt, sondern könnte generell zur Beschleunigung chemischer Reaktionen eingesetzt werden, beispielsweise in Mikroreaktoren, wo eine mechanische Vermischung meist schwierig ist.
Angewandte Chemie: Presseinfo 43/2013
Autor: Joseph Wang, University of California San Diego (USA), http://ne.ucsd.edu/~joewang/
Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201308072
Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany
Media Contact
Weitere Informationen:
http://www.presse.angewandte.deAlle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie
Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.
Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.
Neueste Beiträge
Atomkern mit Laserlicht angeregt
Dieser lange erhoffte Durchbruch ermöglicht neuartige Atomuhren und öffnet die Tür zur Beantwortung fundamentaler Fragen der Physik. Forschenden ist ein herausragender Quantensprung gelungen – sprichwörtlich und ganz real: Nach jahrzehntelanger…
Wie das Immunsystem von harmlosen Partikeln lernt
Unsere Lunge ist täglich den unterschiedlichsten Partikeln ausgesetzt – ungefährlichen genauso wie krankmachenden. Mit jedem Erreger passt das Immunsystem seine Antwort an. Selbst harmlose Partikel tragen dazu bei, die Immunantwort…
Forschende nutzen ChatGPT für Choreographien mit Flugrobotern
Robotik und ChatGPT miteinander verbinden… Prof. Angela Schoellig von der Technischen Universität München (TUM) hat gezeigt, dass Large Language Models in der Robotik sicher eingesetzt werden können. ChatGPT entwickelt Choreographien…