Disse særegne oppdagelsene fanget oppmerksomheten til C&EN-redaktørene i år.
av Krystal Vasquez
PEPTO-BISMOL-MYSTERIET
Kreditt: Nat. Kommun.
Vismutsubsalicylats struktur (Bi = rosa; O = rød; C = grå)
I år løste et team av forskere fra Stockholms universitet et århundregammelt mysterium: strukturen til vismutsubsalicylat, den aktive ingrediensen i Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Ved hjelp av elektrondiffraksjon fant forskerne at forbindelsen er arrangert i stavlignende lag. Langs midten av hver stav veksler oksygenanioner mellom å bygge bro mellom tre og fire vismutkationer. Salisylatanionene koordinerer seg derimot til vismut gjennom enten sine karboksyl- eller fenolgrupper. Ved hjelp av elektronmikroskopiteknikker oppdaget forskerne også variasjoner i lagstrukturen. De tror denne uordnede ordningen kan forklare hvorfor vismutsubsalicylats struktur har klart å unnslippe forskere så lenge.
Kreditt: Med tillatelse fra Roozbeh Jafari
Grafensensorer festet til underarmen kan gi kontinuerlige blodtrykksmålinger.
BLODTRYKKSTATOVERINGER
I over 100 år har det å overvåke blodtrykket innebært å ha armen klemt med en oppblåsbar mansjett. En ulempe med denne metoden er imidlertid at hver måling bare representerer et lite øyeblikksbilde av en persons kardiovaskulære helse. Men i 2022 laget forskere en midlertidig grafen-"tatovering" som kontinuerlig kan overvåke blodtrykket i flere timer av gangen (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Den karbonbaserte sensormatrisen fungerer ved å sende små elektriske strømmer inn i brukerens underarm og overvåke hvordan spenningen endres når strømmen beveger seg gjennom kroppens vev. Denne verdien korrelerer med endringer i blodvolum, som en dataalgoritme kan oversette til systolisk og diastolisk blodtrykksmålinger. Ifølge en av studiens forfattere, Roozbeh Jafari fra Texas A&M University, ville enheten gi leger en diskret måte å overvåke en pasients hjertehelse over lengre perioder. Det kan også hjelpe helsepersonell med å filtrere ut uvedkommende faktorer som påvirker blodtrykket – som et stressende legebesøk.
MENNESKESKAPTE RADIKALE
Kreditt: Mikal Schlosser/TU Danmark
Fire frivillige satt i et klimakontrollert kammer slik at forskerne kunne studere hvordan mennesker påvirker inneluftkvaliteten.
Forskere vet at rengjøringsprodukter, maling og luftfriskere påvirker inneluftkvaliteten. Forskere oppdaget i år at mennesker også kan det. Ved å plassere fire frivillige i et klimakontrollert kammer oppdaget et team at naturlige oljer på menneskers hud kan reagere med ozon i luften for å produsere hydroksylradikaler (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). Når disse svært reaktive radikalene er dannet, kan de oksidere luftbårne forbindelser og produsere potensielt skadelige molekyler. Hudoljen som deltar i disse reaksjonene er squalen, som reagerer med ozon for å danne 6-metyl-5-hepten-2-on (6-MHO). Ozon reagerer deretter med 6-MHO for å danne OH. Forskerne planlegger å bygge videre på dette arbeidet ved å undersøke hvordan nivåene av disse menneskeskapte hydroksylradikalene kan variere under forskjellige miljøforhold. I mellomtiden håper de at disse funnene vil få forskere til å revurdere hvordan de vurderer innendørs kjemi, siden mennesker ikke ofte blir sett på som kilder til utslipp.
FROSKESIKRET VITENSKAP
For å studere kjemikaliene som forgifter frosker for å forsvare seg, må forskere ta hudprøver fra dyrene. Men eksisterende prøvetakingsteknikker skader ofte disse delikate amfibiene eller krever til og med avliving. I 2022 utviklet forskere en mer human metode for å ta prøver av froskene ved hjelp av en enhet kalt MasSpec Pen, som bruker en pennlignende prøvetaker for å plukke opp alkaloider som finnes på ryggen til dyrene (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Enheten ble laget av Livia Eberlin, en analytisk kjemiker ved University of Texas i Austin. Den var opprinnelig ment å hjelpe kirurger med å skille mellom sunt og kreftvev i menneskekroppen, men Eberlin innså at instrumentet kunne brukes til å studere frosker etter at hun møtte Lauren O'Connell, en biolog ved Stanford University som studerer hvordan frosker metaboliserer og binder alkaloider.
Kreditt: Livia Eberlin
En massespektrometripenn kan ta prøver av huden til giftfrosker uten å skade dyrene.
Kreditt: Science/Zhenan Bao
En elastisk, ledende elektrode kan måle den elektriske aktiviteten til en blekkspruts muskler.
ELEKTRODER EGNET FOR EN BLEKKSPRUT
Å designe bioelektronikk kan være en lekse i kompromisser. Fleksible polymerer blir ofte stive etter hvert som de elektriske egenskapene deres forbedres. Men et forskerteam ledet av Zhenan Bao fra Stanford University kom opp med en elektrode som er både elastisk og ledende, og kombinerer det beste fra begge verdener. Elektrodens motstandsstykke er dens sammenlåsende seksjoner – hver seksjon er optimalisert for å være enten ledende eller formbar for ikke å motvirke egenskapene til den andre. For å demonstrere dens evner brukte Bao elektroden til å stimulere nevroner i hjernestammen til mus og måle den elektriske aktiviteten til en blekkspruts muskler. Hun viste frem resultatene av begge testene på American Chemical Societys høstmøte i 2022.
Skuddsikkert tre
Kreditt: ACS Nano
Denne trerustningen kan avvise kuler med minimal skade.
I år lagde et forskerteam ledet av Huiqiao Li fra Huazhong University of Science and Technology en trepanser som er sterk nok til å avlede et kuleskudd fra en 9 mm revolver (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Treets styrke kommer fra de vekslende lagene av lignocellulose og en tverrbundet siloksanpolymer. Lignocellulosen motstår sprekker takket være dens sekundære hydrogenbindinger, som kan dannes på nytt når de brytes. Samtidig blir den bøyelige polymeren mer robust når den blir truffet. For å lage materialet hentet Li inspirasjon fra pirarucu, en søramerikansk fisk med hud som er tøff nok til å motstå en piranhas sylskarpe tenner. Fordi trepansringen er lettere enn andre slagfaste materialer, som stål, tror forskerne at treverket kan ha militære og luftfartsmessige anvendelser.
Publisert: 19. desember 2022