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Como as estruturas metal-orgânicas (MOFs) – complexos metálicos altamente porosos – são tão estrutural e quimicamente diversas, elas poderiam ser usadas para muitas aplicações, como distribuição de medicamentos e limpeza ambiental. Mas os investigadores ainda precisam de compreender melhor como funcionam, especialmente quando incorporados em polímeros. Reportando Materiais e interfaces aplicados ACSos pesquisadores desenvolveram e caracterizaram MOFs que armazenam óxido nítrico (NO) incorporados em uma película fina com novo potencial antibacteriano.
Estudar as interações entre MOFs e polímeros dentro de membranas pode ser desafiador e requer métodos analíticos complexos e recursos significativos. Em estudos anteriores, Russell E. Morris e colegas examinaram a interface entre um MOF contendo níquel e o poliuretano. Mas o método de microscopia eletrônica de varredura por feixe de íons focados (FIB-SEM) que eles usaram pode alterar ou danificar polímeros e MOFs. Assim, os mesmos pesquisadores, juntamente com a Zeiss Microscopy, usaram uma nova técnica FIB-SEM usando criogenia para aumentar a estabilidade dos compósitos MOF.
Para testar isso, eles criaram três membranas em colaboração com pesquisadores da Colorado State University contendo um MOF de níquel chamado CPO-27-Ni, um MOF de cobre chamado CuBTTri, ou ambos. Em seguida, usando sua técnica criogênica FIB-SEM, eles observaram partículas de cada MOF com mais detalhes do que com outros métodos de imagem. As imagens também mostraram que os complexos metálicos estavam distribuídos uniformemente pelas membranas e não se sobrepunham. Os pesquisadores examinaram então a capacidade dos filmes de liberar NO, uma molécula com propriedades antibacterianas que poderia ter aplicações biomédicas. Em experimentos, as membranas incorporadas ao MOF tiveram diferentes gatilhos e respostas:
- O CPO-27-Ni liberou NO rapidamente, como uma explosão curta, em resposta à umidade.
- CuBTTri atuou como um catalisador quando exposto a um tripéptido, S-nitrosoglutationa (GSNO), uma fonte natural de NO no corpo humano, e produziu uma liberação sustentada de NO em resposta.
- Juntos, CPO-27-Ni e CuBTTri produziram uma membrana com entrega rápida e sustentada de NO, quando exposta sequencialmente à umidade e ao GSNO.
Os pesquisadores dizem que os MOFs de níquel e cobre se combinaram para criar um material compósito que alcançou um sistema ideal de entrega de NO em dois estágios. Eles sugerem que esta entrega em duas fases pode ser útil em dispositivos médicos, proporcionando efeitos antibacterianos imediatos e prevenção a longo prazo de incrustações microbianas.
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