Da metallorganische Gerüste (MOFs) – hochporöse Metallkomplexe – strukturell und chemisch so vielfältig sind, könnten sie für viele Anwendungen verwendet werden, beispielsweise für die Arzneimittelabgabe und die Umweltreinigung. Doch die Forscher müssen noch besser verstehen, wie sie funktionieren, insbesondere wenn sie in Polymere eingebettet sind.
Berichterstattung ACS Angewandte Materialien und SchnittstellenForscher haben nun in einem dünnen Film eingebettete Stickoxid (NO)-speichernde MOFs mit neuartigem antibakteriellem Potenzial entwickelt und charakterisiert.
Die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen MOFs und Polymeren innerhalb von Membranen kann eine Herausforderung sein und erfordert komplexe Analysemethoden und erhebliche Ressourcen. In früheren Studien untersuchten Russell E. Morris und Kollegen die Grenzfläche zwischen einem nickelhaltigen MOF und Polyurethan. Aber die von ihnen verwendete Methode der fokussierten Ionenstrahl-Rasterelektronenmikroskopie (FIB-SEM) kann sowohl Polymere als auch MOFs verändern oder beschädigen. Daher verwendeten dieselben Forscher zusammen mit Zeiss Microscopy eine neue FIB-SEM-Technik unter Verwendung von Kryotechnik, um die Stabilität von MOF-Verbundwerkstoffen zu erhöhen.
Um dies zu testen, entwickelten sie in Zusammenarbeit mit Forschern der Colorado State University drei Membranen, die ein Nickel-MOF namens CPO-27-Ni, ein Kupfer-MOF namens CuBTTri oder beides enthielten. Anschließend konnten sie mithilfe ihrer kryogenen FIB-SEM-Technik die Partikel jedes MOF detaillierter sehen als mit anderen Bildgebungsmethoden.
Die Bilder zeigten auch, dass die Metallkomplexe gleichmäßig über die Membranen verteilt waren und sich nicht überlappten. Anschließend untersuchten die Forscher die Fähigkeit der Filme, NO freizusetzen, ein Molekül mit antibakteriellen Eigenschaften, das biomedizinische Anwendungen haben könnte. In Experimenten zeigten MOF-eingebettete Membranen unterschiedliche Auslöser und Reaktionen:
Die Forscher sagen, dass die Nickel- und Kupfer-MOFs zusammen ein Verbundmaterial bildeten, das ein optimales zweistufiges NO-Abgabesystem ermöglichte. Sie legen nahe, dass diese zweiphasige Abgabe in medizinischen Geräten nützlich sein könnte, da sie sowohl eine sofortige antibakterielle Wirkung als auch eine langfristige Verhinderung mikrobieller Verschmutzung bietet.
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Mixed Metal-Organic Framework Mixed-Matrix-Membranen: Einblicke in die gleichzeitige feuchtigkeitsgesteuerte und katalytische Abgabe von Stickoxid mithilfe der Kryo-Rasterelektronenmikroskopie, ACS Angewandte Materialien und Schnittstellen (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c11283