Resumo:
Pesquisadores da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos, estão desenvolvendo um novo revestimento de tecido que deverá permitir que as roupas de proteção não apenas bloqueiem produtos químicos perigosos, mas também quebrem ativamente e reduzam a toxicidade de algumas substâncias altamente tóxicas. Esta pesquisa originou-se originalmente da necessidade de proteção contra armas químicas no campo militar. No futuro, poderá também fornecer novas soluções de proteção para indústrias como a agricultura e a produção de produtos químicos, que estão frequentemente expostas a produtos químicos nocivos.
Os agentes nervosos são particularmente perigosos porque podem interferir rapidamente no funcionamento normal do sistema nervoso humano e bloquear a sinalização entre o cérebro e o corpo. A exposição severa pode desencadear convulsões epileptiformes, paralisia e até morte em poucos minutos. Atualmente, as roupas de proteção comuns dependem principalmente de barreiras físicas para isolar substâncias nocivas. Embora possa impedir o contato de substâncias químicas com a pele, geralmente não destrói ativamente esses venenos.
A solução proposta pela equipe de pesquisa não é recriar um tecido especial, mas desenvolver um material químico funcional que possa ser revestido na superfície de diferentes tecidos. É semelhante a um processo de tratamento de tintura que se fixa às fibras, mas em vez de apenas mudar a cor do tecido, dá ao material a capacidade de lidar ativamente com produtos químicos tóxicos.
Esta pesquisa se baseia em mais de uma década de explorações anteriores da equipe. Em 2015, pesquisadores da Northwestern University descobriram que materiais contendo zircônio podem ajudar a quebrar produtos químicos tóxicos. Este estudo combinou ainda mais o zircônio com uma substância semelhante à melanina chamada alomelanina. Esse pigmento está relacionado aos pigmentos naturais dos fungos e, além de fornecer cor, tem a capacidade de adsorver pequenas moléculas e íons de metais pesados.
Os pesquisadores aproveitaram as propriedades de cada um dos dois componentes: a melanoidina tem uma estrutura porosa que retém moléculas nocivas como uma esponja microscópica, enquanto o zircônio é responsável por conduzir reações químicas que destroem as substâncias tóxicas aprisionadas. Além disso, a água pode atuar como agente catalítico durante a reação, auxiliando na ativação do processo de decomposição.
No entanto, os pesquisadores logo descobriram que a decomposição do veneno original não significava que o perigo havia desaparecido. As reações químicas podem produzir novos subprodutos que às vezes são ainda mais perigosos do que a substância original. No experimento, o zircônio e as melanoidinas trabalharam juntos para produzir dois subprodutos: um é o dimetilfosfato não tóxico e o outro são os metilnitrofenóis extremamente tóxicos.
Para resolver este problema, a equipa de investigação aproveitou mais uma vez a capacidade de adsorção das melanoidinas. Além de capturar os produtos químicos tóxicos originais, este material também é capaz de ligar os subprodutos nocivos mencionados acima, reduzindo assim a sua concentração e danos potenciais.
Os resultados experimentais mostraram que em 10 minutos a concentração de metilnitrofenol caiu 50%. Os pesquisadores também descobriram que aumentar a quantidade de melanoidina e expor o material à luz solar reduziu ainda mais a toxicidade desse subproduto. No entanto, a equipe de pesquisa não anunciou quanta melhoria a exposição à luz solar pode trazer.
Nathan Gianneski, coautor do estudo e professor da Northwestern University, disse que a equipe de pesquisa vem conduzindo pesquisas sobre melanina há mais de 12 anos, tentando compreender as múltiplas funções dessa substância na natureza e otimizando-a por meio da engenharia de materiais para dar-lhe potencial para aplicação em larga escala. Ele acredita que esta conquista não apenas demonstra um novo revestimento protetor, mas também fornece ideias para repensar o design de materiais protetores.
Se esta tecnologia for eventualmente aperfeiçoada, o futuro vestuário de protecção poderá já não apenas bloquear passivamente substâncias perigosas, mas poderá participar activamente na decomposição química quando exposto a certos produtos químicos tóxicos, reduzindo assim o risco representado pela presença contínua de contaminantes. Os possíveis cenários de aplicação incluem proteção de militares, tratamento de pesticidas e produção de produtos químicos.
No entanto, ainda há um longo caminho a percorrer desde a verificação laboratorial até a utilização real. Os investigadores também precisam de avaliar melhor o desempenho deste revestimento em ambientes do mundo real, incluindo a sua eficiência de reação sob diferentes condições de temperatura, humidade e poluição, a sua estabilidade a longo prazo e a sua proteção real contra diferentes tipos de venenos. Somente depois de ser confirmado que os produtos de decomposição estão adequadamente controlados e que o material pode continuar a funcionar de forma confiável é que esta tecnologia pode ser aplicada a equipamentos de proteção individual produzidos em massa.
Artigos de pesquisa relevantes foram publicados recentemente na revista "ACS Nano".
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