Αυτές οι ιδιόρρυθμες ανακαλύψεις τράβηξαν την προσοχή των συντακτών του C&EN φέτος.
από την Κριστάλ Βάσκεζ
ΜΥΣΤΗΡΙΟ ΠΕΠΤΟ-ΒΙΣΜΟΛΗΣ
Πίστωση: Εθν. Κοινότητα
Δομή υποσαλικυλικού βισμούθιου (Bi = ροζ· O = κόκκινο· C = γκρι)
Φέτος, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης έλυσε ένα μυστήριο αιώνα: τη δομή του υποσαλικυλικού βισμούθιου, του δραστικού συστατικού στο Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Χρησιμοποιώντας περίθλαση ηλεκτρονίων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ένωση είναι διατεταγμένη σε ραβδόμορφες στρώσεις. Κατά μήκος του κέντρου κάθε ράβδου, ανιόντα οξυγόνου εναλλάσσονται μεταξύ γεφύρωσης τριών και τεσσάρων κατιόντων βισμούθιου. Τα σαλικυλικά ανιόντα, εν τω μεταξύ, συντονίζονται με το βισμούθιο μέσω είτε των καρβοξυλικών είτε των φαινολικών ομάδων τους. Χρησιμοποιώντας τεχνικές ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης παραλλαγές στη στοίβαξη των στρώσεων. Πιστεύουν ότι αυτή η άτακτη διάταξη μπορεί να εξηγήσει γιατί η δομή του υποσαλικυλικού βισμούθιου κατάφερε να διαφύγει της προσοχής των επιστημόνων για τόσο καιρό.
Πίστωση: Ευγενική προσφορά της Roozbeh Jafari
Αισθητήρες γραφενίου που είναι προσκολλημένοι στο αντιβράχιο μπορούν να παρέχουν συνεχείς μετρήσεις της αρτηριακής πίεσης.
Τατουάζ αρτηριακής πίεσης
Για πάνω από 100 χρόνια, η παρακολούθηση της αρτηριακής σας πίεσης σήμαινε σφίξιμο του χεριού σας με μια φουσκωτή μανσέτα. Ένα μειονέκτημα αυτής της μεθόδου, ωστόσο, είναι ότι κάθε μέτρηση αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό στιγμιότυπο της καρδιαγγειακής υγείας ενός ατόμου. Αλλά το 2022, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα προσωρινό «τατουάζ» γραφενίου που μπορεί να παρακολουθεί συνεχώς την αρτηριακή πίεση για αρκετές ώρες κάθε φορά (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Η διάταξη αισθητήρων με βάση τον άνθρακα λειτουργεί στέλνοντας μικρά ηλεκτρικά ρεύματα στο αντιβράχιο του χρήστη και παρακολουθώντας πώς αλλάζει η τάση καθώς το ρεύμα κινείται μέσω των ιστών του σώματος. Αυτή η τιμή συσχετίζεται με αλλαγές στον όγκο του αίματος, τις οποίες ένας αλγόριθμος υπολογιστή μπορεί να μεταφράσει σε μετρήσεις συστολικής και διαστολικής αρτηριακής πίεσης. Σύμφωνα με έναν από τους συγγραφείς της μελέτης, τον Roozbeh Jafari του Πανεπιστημίου Texas A&M, η συσκευή θα προσφέρει στους γιατρούς έναν διακριτικό τρόπο παρακολούθησης της καρδιακής υγείας ενός ασθενούς για παρατεταμένες χρονικές περιόδους. Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους επαγγελματίες υγείας να φιλτράρουν τους εξωγενείς παράγοντες που επηρεάζουν την αρτηριακή πίεση, όπως μια αγχωτική επίσκεψη στον γιατρό.
ΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΙΣ ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΕΣ
Πίστωση: Mikal Schlosser/TU Δανία
Τέσσερις εθελοντές κάθισαν σε έναν κλιματιζόμενο θάλαμο, ώστε οι ερευνητές να μπορέσουν να μελετήσουν πώς οι άνθρωποι επηρεάζουν την ποιότητα του εσωτερικού αέρα.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι τα προϊόντα καθαρισμού, τα χρώματα και τα αρωματικά χώρου επηρεάζουν την ποιότητα του αέρα σε εσωτερικούς χώρους. Ερευνητές ανακάλυψαν φέτος ότι και οι άνθρωποι μπορούν. Τοποθετώντας τέσσερις εθελοντές μέσα σε έναν κλιματιζόμενο θάλαμο, μια ομάδα ανακάλυψε ότι τα φυσικά έλαια στο δέρμα των ανθρώπων μπορούν να αντιδράσουν με το όζον στον αέρα και να παράγουν ρίζες υδροξυλίου (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). Μόλις σχηματιστούν, αυτές οι εξαιρετικά δραστικές ρίζες μπορούν να οξειδώσουν τις αερομεταφερόμενες ενώσεις και να παράγουν δυνητικά επιβλαβή μόρια. Το έλαιο του δέρματος που συμμετέχει σε αυτές τις αντιδράσεις είναι το σκουαλένιο, το οποίο αντιδρά με το όζον και σχηματίζει 6-μεθυλο-5-επτεν-2-όνη (6-MHO). Στη συνέχεια, το όζον αντιδρά με το 6-MHO και σχηματίζει OH. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να βασιστούν σε αυτό το έργο διερευνώντας πώς τα επίπεδα αυτών των ριζών υδροξυλίου που παράγονται από τον άνθρωπο μπορεί να ποικίλλουν υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Εν τω μεταξύ, ελπίζουν ότι αυτά τα ευρήματα θα κάνουν τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τον τρόπο με τον οποίο αξιολογούν τη χημεία των εσωτερικών χώρων, καθώς οι άνθρωποι δεν θεωρούνται συχνά πηγές εκπομπών.
ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΑΣΦΑΛΗΣ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΒΑΤΡΑΧΟΥΣ
Για να μελετήσουν τις χημικές ουσίες που εκκρίνουν οι δηλητηριώδεις βάτραχοι για να αμυνθούν, οι ερευνητές πρέπει να λάβουν δείγματα δέρματος από τα ζώα. Ωστόσο, οι υπάρχουσες τεχνικές δειγματοληψίας συχνά βλάπτουν αυτά τα ευαίσθητα αμφίβια ή ακόμη και απαιτούν ευθανασία. Το 2022, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια πιο ανθρώπινη μέθοδο για τη λήψη δειγμάτων από τους βατράχους χρησιμοποιώντας μια συσκευή που ονομάζεται MasSpec Pen, η οποία χρησιμοποιεί έναν δειγματολήπτη που μοιάζει με στυλό για να ανιχνεύει αλκαλοειδή που υπάρχουν στην πλάτη των ζώων (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Η συσκευή δημιουργήθηκε από τη Livia Eberlin, αναλυτική χημικό στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν. Αρχικά προοριζόταν να βοηθήσει τους χειρουργούς να διαφοροποιήσουν μεταξύ υγιών και καρκινικών ιστών στο ανθρώπινο σώμα, αλλά η Eberlin συνειδητοποίησε ότι το όργανο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη βατράχων αφού γνώρισε τη Lauren O'Connell, βιολόγο στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, η οποία μελετά πώς οι βάτραχοι μεταβολίζουν και απομονώνουν αλκαλοειδή.
Πίστωση: Λίβια Έμπερλιν
Ένα στυλό φασματομετρίας μάζας μπορεί να λάβει δείγματα από το δέρμα δηλητηριωδών βατράχων χωρίς να βλάψει τα ζώα.
Credit: Science/Zhenan Bao
Ένα ελαστικό, αγώγιμο ηλεκτρόδιο μπορεί να μετρήσει την ηλεκτρική δραστηριότητα των μυών ενός χταποδιού.
ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΑΤΑΛΛΗΛΑ ΓΙΑ ΧΤΑΠΟΔΙ
Ο σχεδιασμός της βιοηλεκτρονικής μπορεί να αποτελέσει μάθημα συμβιβασμού. Τα εύκαμπτα πολυμερή συχνά γίνονται άκαμπτα καθώς βελτιώνονται οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες. Ωστόσο, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Zhenan Bao του Πανεπιστημίου Stanford κατέληξε σε ένα ηλεκτρόδιο που είναι ταυτόχρονα ελαστικό και αγώγιμο, συνδυάζοντας τα καλύτερα και των δύο κόσμων. Το κομμάτι της αντίστασης του ηλεκτροδίου είναι τα αλληλοσυνδεόμενα τμήματά του - κάθε τμήμα είναι βελτιστοποιημένο ώστε να είναι είτε αγώγιμο είτε εύπλαστο, ώστε να μην αντισταθμίζει τις ιδιότητες του άλλου. Για να αποδείξει τις ικανότητές του, η Bao χρησιμοποίησε το ηλεκτρόδιο για να διεγείρει νευρώνες στο εγκεφαλικό στέλεχος ποντικών και να μετρήσει την ηλεκτρική δραστηριότητα των μυών ενός χταποδιού. Παρουσίασε τα αποτελέσματα και των δύο δοκιμών στη συνάντηση της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας το Φθινόπωρο του 2022.
Αλεξίσφαιρο Ξύλο
Πίστωση: ACS Nano
Αυτή η ξύλινη πανοπλία μπορεί να απωθήσει τις σφαίρες με ελάχιστη ζημιά.
Φέτος, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Huiqiao Li του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong δημιούργησε μια ξύλινη θωράκιση αρκετά ισχυρή ώστε να εκτρέπει μια σφαίρα από ένα περίστροφο 9 mm (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Η αντοχή του ξύλου προέρχεται από τα εναλλασσόμενα φύλλα λιγνοκυτταρίνης και ενός διασταυρωμένου πολυμερούς σιλοξανίου. Η λιγνοκυτταρίνη αντιστέκεται στη θραύση χάρη στους δευτερογενείς δεσμούς υδρογόνου της, οι οποίοι μπορούν να ανασχηματιστούν όταν σπάσουν. Εν τω μεταξύ, το εύκαμπτο πολυμερές γίνεται πιο ανθεκτικό όταν χτυπηθεί. Για να δημιουργήσει το υλικό, ο Li εμπνεύστηκε από το pirarucu, ένα ψάρι της Νότιας Αμερικής με δέρμα αρκετά σκληρό ώστε να αντέχει τα κοφτερά σαν ξυράφι δόντια ενός πιράνχα. Επειδή η ξύλινη θωράκιση είναι ελαφρύτερη από άλλα ανθεκτικά στις κρούσεις υλικά, όπως ο χάλυβας, οι ερευνητές πιστεύουν ότι το ξύλο θα μπορούσε να έχει στρατιωτικές και αεροπορικές εφαρμογές.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Δεκεμβρίου 2022