Algae‐MOF Biohybrid Microrobots for Rapid and Efficient On‐The‐Fly Degradation of Chemical Warfare Agents

环境修复 降级(电信) 水解 藻类 纳米技术 材料科学 催化作用 化学工程 化学 有机化学 污染 计算机科学 生态学 电信 生物 工程类
作者
Chuanrui Chen,Samar S. Sandhu,Javier Bujalance‐Fernández,Janna Sofía Sage‐Sepúlveda,Víctor de la Asunción‐Nadal,Tomohiro Yamamoto,Zhigan Zhou,Nelly Askarinam,Yihan Che,Hao Luan,Shichao Ding,Kaichun Wu,Beatriz Jurado‐Sánchez,Alberto Escarpa,Liangfang Zhang,Joseph Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (36): e2502844-e2502844 被引量:5
标识
DOI:10.1002/smll.202502844
摘要

Abstract Active matter systems have emerged as powerful tools for enhancing chemical processes, with significant potential in environmental remediation. This study introduces a biohybrid algae microrobot covalently functionalized with catalytic UiO‐66‐NH 2 zirconium‐based metal‐organic framework (Zr‐MOF) nanoparticles for the rapid and efficient “on‐the‐fly” hydrolysis of toxic organophosphorus chemical warfare agents (CWA) simulants. Such algae‐MOF biohybrid microrobots achieve highly efficient degradation of CWA simulants by overcoming the limitations of conventional diffusion‐limited processes. Their autonomous, long‐lasting motion ensures extensive spatial coverage of Zr‐MOF nanoparticles across contaminated solutions, while their active hydrodynamic stirring significantly enhances mass transport and reaction kinetics. The biohybrid microrobots accelerate the catalytic hydrolysis of methyl paraoxon (DMNP, G‐type simulant) and demeton‐S‐methyl (DMTS, V‐type simulant), achieving 92.16% and 84.82% degradation in 6 and 1.5 h, respectively, and outperforming the static algae‐MOF and free MOF nanoparticles. The enhanced degradation efficiency and reusability of the algae‐MOF microrobots across various environmental conditions are carefully examined. These innovative algae‐MOF microrobots, bolstered by the high tunability of MOF catalysts, hold considerable potential for advancing environmental remediation of hazardous chemicals.
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