Catalizador de polioxometalato hace que los agentes nerviosos sean inocuos

Un estudio nuevo describe un catalizador de polioxometalato (POM) que descompone los agentes nerviosos, eliminando sus efectos dañinos y letales.

Investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven (BNL; Upton, NY, EUA) y de la Universidad Stony Brook (SBU; NY, EUA) realizaron un estudio para investigar el proceso de descomposición del agente nervioso Sarín y su simulante, dimetilclorofosfato (DMCP), utilizando un poltungstato de circonio, POM. Con este fin, utilizaron la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), una técnica de investigación que utiliza rayos X ultra brillantes que permiten medir la composición elemental de una muestra. Por lo tanto, observaron un cambio en el estado de carga del átomo de circonio en la molécula de POM.

Al comparar los patrones de difracción, encontraron que desordenar la red cristalina de zirconio-POM dio lugar a la adsorción de las moléculas simulantes de Sarín. Usando modelos informáticos, mostraron que los cambios estructurales resultantes del catalizador de POM expusieron los átomos de zirconio al Sarín, y que estas interacciones fueron responsables de la descomposición de la DMCP por un proceso de monomerización de tungstato que activó la hidrólisis nucleofílica. El estudio fue publicado el 19 de abril de 2019 en la revista Journal of Physical Chemistry Letters.

“Por lo general, un catalizador es una estructura rígida que permanece estable. Inicialmente, este catalizador era un dímero, dos moléculas grandes conectadas por dos enlaces puente. Parecía una bicicleta con dos ruedas y un marco que las conectaba”, dijo el autor principal, Anatoly Frenkel, PhD, del BNL y del SBU. “Lo que entendimos después de ver el catalizador es que la bicicleta se rompió en dos ‘ruedas’ y que se cortó el ‘marco’. El proceso de romper el dímero fue equivalente a la activación del catalizador”.

“Nuestro trabajo es parte de un esfuerzo continuo y de múltiples agencias para proteger a los soldados y civiles de los agentes de la guerra química”, concluyó el Dr. Frenkel. “La investigación nos obliga a entender las interacciones moleculares en una escala muy pequeña, y desarrollar métodos de caracterización especiales que sean capaces de observar esas interacciones. Es un conjunto de problemas muy complejo que también tiene un impacto social muy inmediato”.

El Sarín es un compuesto organofosforado sintético extremadamente tóxico considerado generalmente como un arma de destrucción masiva. Es un agente nervioso incoloro e inodoro extremadamente potente, con exposición letal incluso en concentraciones muy bajas, y la muerte se produce después de los diez minutos de la inhalación directa de una dosis letal debido a la asfixia por parálisis del músculo pulmonar. Las personas que absorben una dosis no letal, pero que no reciben tratamiento médico inmediato, pueden sufrir daños neurológicos permanentes.

Enlace relacionado:
Laboratorio Nacional de Brookhaven
Universidad Stony Brook