Për të përmirësuar zbardhjen e armëve kimike, shkencëtarët po eksplorojnë teknologji të reja

Lufta kimike është një nga format më shkatërruese të konfliktit. Ajo përdor kimikate toksike për të paaftësuar, dëmtuar ose vrarë pa asnjë përballje fizike. Gjatë konflikteve të ndryshme, ajo ka shkaktuar dhjetëra mijëra vdekje dhe ka prekur mbi një milion njerëz përmes lëndimeve dhe pasojave shëndetësore afatgjata.

Gazi mustard është një lloj kimik që nuk është gaz në temperaturë dhome – është një lëng i verdhë-kafe me vaj që mund të avullojë në një mjegull toksike. Viktor Meyer përpunoi sintezën e mustard-it në një formë më të qëndrueshme. Gazi mustard fitoi famë ndërkombëtare gjatë Luftës së Parë Botërore dhe është përdorur si armë shumë herë.

Gati është e pamundur të garantohet se gazi mustardë kurrë nuk do të përdoret në të ardhmen, kështu që mënyra më e mirë për t'u përgatitur për këtë mundësi është të zhvilloni një mënyrë shumë të lehtë për ta zbuluar atë në terren.

Kolegët e mi dhe unë, të cilët janë kimistë dhe kërkues në shkencat e materialeve, janë të etur për të zhvilluar një mënyrë të shpejtë, të lehtë dhe të besueshme për të zbuluar kimikate toksike në mjedis. Por për ta bërë këtë do të kërkohet të kapërcehen disa sfida teknologjike.

Efektet në shëndetin e njeriut dhe komunitete

Gazi mustard dëmton trupin në nivel qelizor. Kur hyn në kontakt me lëkurën ose sytë ose merret me frymë, ai tretet lehtësisht në yndyra dhe inde dhe depërton shpejt në trup. Pasi hyn brenda trupit, ai ndryshon në një formë shumë reaktive që lidhet me dhe dëmton ADN-në, proteinat dhe pjesët e tjera thelbësore të qelizave. Pasi reagon me ADN-në, dëmi nuk mund të rivendoset – ai mund të ndalojë funksionimin e duhur të qelizave dhe t’i vrasë ato.

Ekspozimi ndaj gazit mustard mund të shkaktojë bullëza të mëdha të mbushura me lëng në lëkurë. Ai gjithashtu mund të irritojë rëndë sytë, duke shkaktuar skuqje, ënjtje dhe madje verbëri të përhershme. Kur merret me frymë, ai djeg shtresën e brendshme të rrugëve të frymëmarrjes, duke shkaktuar kollitje, vështirësi në frymëmarrje dhe dëmtime afatgjata të mushkërive. Simptomat shpesh nuk shfaqen për disa orë, gjë që vonon trajtimin.

Madje edhe ekspozimet e vogla mund të shkaktojnë probleme serioze shëndetësore. Me kalimin e kohës, ajo mund të dobësojë sistemin imunitar dhe është lidhet me rrezikun e rritur të kancerit për shkak të efekteve të saj mbi ADN-në.

Efekti i vetëm i një ekspozimi të njëhershme përcillet deri tek gjenerata tjetër. Për shembull, studimet kanë raportuar anomalitë fizike dhe çrregullimet tek fëmijët e burrave të ekspozuar ndaj gazit mustard, ndërsa disa prej burrave u bënë të pafertë.

Mënyra më e mirë për të parandaluar probleme serioze shëndetësore është të zbulohet gazi mustard herët dhe ta mbajë larg njerëzit prej tij.

Zbulimi i gazit mustard herët

Metodat aktuale për të zbuluar gazin mustard bazohen në teknika të sofistikuara kimike. Këto kërkojnë instrumente të delikata që janë të vështira për t’u transportuar në frontin e luftës dhe janë shumë të brishta për t’u ruajtur në terren si një mjet për të zbuluar kimikate toksike. Këto instrumente janë projektuar zakonisht për laborator, ku qëndrojnë në një vend dhe trajtohen me kujdes.

Shumë studiues kanë përpjekur të përmirësojnë teknikat e zbulimit. Ndërsa secila ofron një shenjë shprese, ato gjithashtu vijnë me pengesa.

Disa shkencëtarë kanë punuar në një biosensor elektrik kimik të veshshëm që mund të zbulojë gazin mustard në formë të lëngshme dhe avullore. Ata arritën të zhvillojnë pajisje të vogla që ofrojnë alarme në kohë reale. Por këtu, qëndrueshmëria u bë një problem. Enzimat degradojnë, dhe zhurma mjedisore mund të mbulojnë sinjalin. Për shkak të kësaj çështjeje, këto shiritë nuk janë përdorur me sukses në terren.

Për ta thjeshtuar zbulimin, të tjerë zhvilluan shiritë e testimit me polimer të imituar molekularisht që synojnë thiodiglicolin, një produkt i shpërbërjes së gazit mustard. Këto shirit ndryshojnë ngjyrën kur bien në kontakt me gazin, dhe janë të lirë, portativë dhe të lehtë për t’u përdorur në terren. Kërcënimi kryesor është se ato zbulojnë një kimikate të pranishme pas përdorimit të gazit mustard, jo agjentin vetë, gjë që nuk është aq efektive.

Një nga arritjet më premtuese erdhi në vitin 2023 në formën e probek fluorescentë, të cilat ndryshojnë ngjyrën kur ndjejnë kimikatin. Ky prob është një mjet i vogël hetues që zbulohet ose mat kimikatin e synuar dhe gjeneron një sinjal. Por këto probe mbeten të prekshme ndaj ndërhyrjeve mjedisore si lagështia dhe temperatura, që do të thotë se janë më pak të besueshme në kushtet e ashpra të terrenit.

Disa shembuj të tjerë në zhvillim përfshijnë një pajisje kimike sensorike që familjet mund ta kenë në shtëpi, ose madje një pajisje të veshshme.

Pajisjet e veshshme janë të ndërlikuara, megjithatë, pasi ato duhet të jenë të vogla. Studiuesit kanë qenë duke përpjekur të integrojnë nanomateriale të vogla në sensorë. Ekipa të tjera po shikojnë se si të përfshijnë inteligjencën artificiale. Inteligjenca artificiale mund të ndihmojë një pajisje të interpretojë të dhënat më shpejt dhe të përgjigjet më shpejt.

Studiuesit që po ndërtojnë urën

Tani në Universitetin e Uashingtonit në St. Louis, Makenzie Walk dhe Unë janë pjesë e ekipit të studiuesve që punojnë në zbërthimin e këtyre kimikateve, të udhëhequr nga Jennifer Heemstra dhe M.G. Finn. Një anëtar tjetër është Seth Taylor, një studiues pasdoktoral në Georgia Tech.

Ekipi ynë i studiuesve shpreson të përdorë mësimet e nxjerra nga sensorët e mëparshëm për të zhvilluar një mënyrë të lehtë dhe të besueshme për të zbuluar shpejt këto kimikate në terren. Qasja jonë do të përfshijë testimin e dizajneve të ndryshme të sensorëve molekularë mbi përbërje të modeluara pas armëve kimike specifike. Sensorët do të nxisin një zinxhir reaksionesh që gjenerojnë një sinjal fluorescent të ndritshëm dhe me ngjyra në laborator.

Po përcaktojmë se në cilat përbërje këto kimikate reagojnë më mirë, dhe cilat mund të jenë kandidatë të mirë për përdorim në një detektor. Këto teste na lejojnë të përcaktojmë sa shumë kimikate duhet të jenë në ajër për të shkaktuar një reaksion që mund ta zbulojmë, si dhe sa kohë duhet të jenë në ajër para se ta zbulojmë atë.

Gjithashtu, po hetojmë se si struktura e kimikateve me të cilat punojmë ndikon në mënyrën se si ato reagojnë. Disa reagojnë më shpejt se të tjerët, dhe kuptimi i sjelljes së tyre do të na ndihmojë të zgjedhim përbërësit e duhur për detektorin tonë. Ne duam që ata të jenë të mjaftueshëm të ndjeshëm për të zbuluar edhe sasi të vogla të gazit mustardë shpejt, por jo aq të ndjeshëm sa të japin shpesh rezultate të gabuara pozitive.

Shfuqizimi i përdorimit të këtyre kimikateve do të ishte qasja më e mirë për të shmangur përsëritjen e ardhshme. Konventa e Armëve Kimike të vitit 1997 ndalon prodhimin, përdorimin dhe grumbullimin e armëve kimike. Por vende të tilla si Egjipti, Koreja e Veriut dhe Sudani i Jugut nuk kanë nënshkruar ose miratuar zyrtarisht traktatin ndërkombëtar për kontrollin e armëve.

Për të shmangur vendet që nuk nënshkruajnë traktatin nga përdorimi i këtyre armëve, vendet e tjera mund të përdorin sanksione. Për shembull, SHBA mësuan se Sudani përdori armë kimike në vitin 2024 gjatë një konflikti, dhe si përgjigje vendosën sanksione ndaj qeverisë.

Edhe pa përdorimin e vazhdueshëm të këtyre armëve kimike, disa gjurma të kimikateve mund të mbeten ende në mjedis. Teknologjia që mund të identifikojë shpejt kërcënimin kimik në mjedis mund të parandalojë katastrofa të tjera nga ndodhur.

Ndërsa shkencëtarët dhe udhëheqësit globalë përpiqen kolektivisht për një botë më të sigurt, aftësia për të zbuluar kur një kimikat i rrezikshëm lirohet ose është i pranishëm në kohë reale do të përmirësojë përgatitjen, mbrojtjen dhe qetësinë e komunitetit.