Te osobliwe odkrycia przykuły w tym roku uwagę redaktorów C&EN
przez Krystal Vasquez
TAJEMNICA PEPTO-BISMOL
Źródło: Nat. Commun.
Struktura subsalicylanu bizmutu (Bi = różowy; O = czerwony; C = szary)
W tym roku zespół naukowców z Uniwersytetu Sztokholmskiego rozwiązał stuletnią zagadkę: strukturę subsalicylanu bizmutu, substancji czynnej leku Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Za pomocą dyfrakcji elektronowej naukowcy odkryli, że związek ten jest ułożony w pręcikowate warstwy. Wzdłuż środka każdego pręcika aniony tlenu naprzemiennie łączą trzy lub cztery kationy bizmutu. Tymczasem aniony salicylanu łączą się z bizmutem poprzez grupy karboksylowe lub fenolowe. Za pomocą technik mikroskopii elektronowej naukowcy odkryli również różnice w ułożeniu warstw. Uważają, że ten nieuporządkowany układ może wyjaśniać, dlaczego struktura subsalicylanu bizmutu przez tak długi czas pozostawała w ukryciu.
Źródło: dzięki uprzejmości Roozbeha Jafariego
Czujniki grafenowe przymocowane do przedramienia umożliwiają ciągły pomiar ciśnienia krwi.
TATUAŻE NA CIŚNIENIE KRWI
Przez ponad 100 lat monitorowanie ciśnienia krwi polegało na uciskaniu ramienia nadmuchiwanym mankietem. Wadą tej metody jest jednak to, że każdy pomiar stanowi jedynie niewielki obraz stanu układu sercowo-naczyniowego danej osoby. Jednak w 2022 roku naukowcy stworzyli tymczasowy „tatuaż” z grafenu, który może stale monitorować ciśnienie krwi przez kilka godzin (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Węglowa matryca czujników działa poprzez wysyłanie niewielkich prądów elektrycznych do przedramienia użytkownika i monitorowanie zmian napięcia podczas przepływu prądu przez tkanki ciała. Wartość ta koreluje ze zmianami objętości krwi, które algorytm komputerowy może przełożyć na pomiary ciśnienia skurczowego i rozkurczowego. Według jednego z autorów badania, Roozbeha Jafariego z Texas A&M University, urządzenie umożliwi lekarzom dyskretne monitorowanie stanu serca pacjenta przez dłuższy czas. Mogłoby również pomóc personelowi medycznemu w odfiltrowywaniu czynników zewnętrznych, które wpływają na ciśnienie krwi – takich jak stresująca wizyta u lekarza.
RADYKALI POWSTALI PRZEZ LUDZI
Źródło: Mikal Schlosser/TU Dania
Czterech ochotników siedziało w komorze klimatycznej, aby naukowcy mogli zbadać, jak ludzie wpływają na jakość powietrza w pomieszczeniach.
Naukowcy wiedzą, że środki czyszczące, farby i odświeżacze powietrza wpływają na jakość powietrza w pomieszczeniach. W tym roku naukowcy odkryli, że ludzie również mogą mieć na to wpływ. Umieszczając czterech ochotników w klimatyzowanej komorze, zespół odkrył, że naturalne oleje na ludzkiej skórze mogą reagować z ozonem w powietrzu, wytwarzając rodniki hydroksylowe (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). Po utworzeniu, te wysoce reaktywne rodniki mogą utleniać związki unoszące się w powietrzu i wytwarzać potencjalnie szkodliwe cząsteczki. Tłuszczem skórnym uczestniczącym w tych reakcjach jest skwalen, który reaguje z ozonem, tworząc 6-metylo-5-hepten-2-on (6-MHO). Ozon następnie reaguje z 6-MHO, tworząc OH. Naukowcy planują kontynuować te badania, badając, jak poziomy tych generowanych przez człowieka rodników hydroksylowych mogą się zmieniać w różnych warunkach środowiskowych. Tymczasem naukowcy mają nadzieję, że odkrycia te skłonią naukowców do ponownego przemyślenia sposobu oceny chemii wnętrz, ponieważ ludzie rzadko są postrzegani jako źródła emisji.
NAUKA BEZPIECZNA DLA ŻAB
Aby zbadać substancje chemiczne wydzielane przez żaby w celu obrony, naukowcy muszą pobrać próbki skóry od zwierząt. Jednak istniejące techniki pobierania próbek często szkodzą tym delikatnym płazom, a nawet wymagają eutanazji. W 2022 roku naukowcy opracowali bardziej humanitarną metodę pobierania próbek od żab za pomocą urządzenia o nazwie MasSpec Pen, które wykorzystuje próbnik przypominający długopis do wychwytywania alkaloidów obecnych na grzbietach zwierząt (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Urządzenie zostało stworzone przez Livię Eberlin, chemiczkę analityczną z University of Texas w Austin. Pierwotnie miało ono pomagać chirurgom odróżniać zdrowe tkanki od nowotworowych w organizmie człowieka, ale Eberlin zdała sobie sprawę, że instrument ten może być używany do badania żab po spotkaniu Lauren O'Connell, biolog ze Stanford University, która bada, jak żaby metabolizują i sekwestrują alkaloidy.
Autor: Livia Eberlin
Za pomocą spektrometru masowego można pobrać próbkę skóry żab trujących, nie wyrządzając im krzywdy.
Źródło: Nauka/Zhenan Bao
Elastyczna, przewodząca elektroda może mierzyć aktywność elektryczną mięśni ośmiornicy.
ELEKTRODY GODNE OŚMIORNICY
Projektowanie bioelektroniki może być lekcją kompromisów. Elastyczne polimery często stają się sztywne wraz z poprawą ich właściwości elektrycznych. Jednak zespół badaczy pod kierownictwem Zhenan Bao ze Stanford University opracował elektrodę, która jest jednocześnie rozciągliwa i przewodząca, łącząc w sobie zalety obu tych dziedzin. Najważniejszym elementem elektrody są jej zazębiające się sekcje – każda z nich jest zoptymalizowana pod kątem przewodzenia lub plastyczności, aby nie zakłócać właściwości drugiej. Aby zademonstrować jej możliwości, Bao wykorzystała elektrodę do stymulacji neuronów w pniu mózgu myszy i pomiaru aktywności elektrycznej mięśni ośmiornicy. Wyniki obu testów zaprezentowała na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego jesienią 2022 roku.
DREWNO KULOODPORNE
Źródło: ACS Nano
Ta drewniana zbroja może odbijać kule, zadając im minimalne obrażenia.
W tym roku zespół naukowców pod kierownictwem Huiqiao Li z Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong stworzył drewnianą zbroję na tyle wytrzymałą, że odbija pocisk wystrzelony z rewolweru kalibru 9 mm (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Wytrzymałość drewna wynika z naprzemiennych warstw lignocelulozy i usieciowanego polimeru siloksanowego. Lignoceluloza jest odporna na pękanie dzięki drugorzędnym wiązaniom wodorowym, które mogą się odrodzić po złamaniu. Jednocześnie giętki polimer staje się mocniejszy po uderzeniu. Aby stworzyć ten materiał, Li zainspirował się pirarucu, południowoamerykańską rybą o skórze wystarczająco wytrzymałej, by wytrzymać ostre jak brzytwa zęby piranii. Ponieważ drewniana zbroja jest lżejsza niż inne materiały odporne na uderzenia, takie jak stal, naukowcy uważają, że drewno to może znaleźć zastosowanie w wojsku i lotnictwie.
Czas publikacji: 19 grudnia 2022 r.