Ці незвичайні відкриття привернули увагу редакторів C&EN цього року
від Крістал Васкес
ТАЄМНИЦЯ ПЕПТО-БІСМОЛУ
Авторство: Національний коммунікативний інститут.
Структура субсаліцилату вісмуту (Bi = рожевий; O = червоний; C = сірий)
Цього року команда дослідників зі Стокгольмського університету розгадала столітню таємницю: структуру субсаліцилату вісмуту, активного інгредієнта Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Використовуючи електронну дифракцію, дослідники виявили, що сполука розташована у вигляді стрижнеподібних шарів. Уздовж центру кожного стрижня аніони кисню чергуються, з'єднуючи три та чотири катіони вісмуту. Тим часом аніони саліцилату координуються з вісмутом через свої карбонові або фенольні групи. Використовуючи методи електронної мікроскопії, дослідники також виявили варіації в укладанні шарів. Вони вважають, що це невпорядковане розташування може пояснити, чому структура субсаліцилату вісмуту так довго залишалася невідомою вченим.
Фото: Надано Рузбех Джафарі
Графенові датчики, прикріплені до передпліччя, можуть забезпечувати безперервне вимірювання артеріального тиску.
ТАТУЮВАННЯ З ПОМІРОМ АРТЕРАЛЬНОГО ТИСКУ
Протягом понад 100 років моніторинг артеріального тиску означав стискання руки надувною манжетою. Однак одним недоліком цього методу є те, що кожне вимірювання є лише невеликим знімком стану серцево-судинної системи людини. Але у 2022 році вчені створили тимчасове графенове «татуювання», яке може безперервно контролювати артеріальний тиск протягом кількох годин (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Масив датчиків на основі вуглецю працює, надсилаючи невеликі електричні струми в передпліччя користувача та відстежуючи, як змінюється напруга під час руху струму через тканини тіла. Це значення корелює зі змінами об'єму крові, які комп'ютерний алгоритм може перетворити на вимірювання систолічного та діастолічного артеріального тиску. За словами одного з авторів дослідження, Рузбех Джафарі з Техаського університету A&M, пристрій запропонує лікарям непомітний спосіб моніторингу здоров'я серця пацієнта протягом тривалого часу. Це також може допомогти медичним працівникам відфільтрувати сторонні фактори, що впливають на артеріальний тиск, такі як стресовий візит до лікаря.
РАДИКАЛИ, ЩО СПОДІЛИЛИСЯ ЛЮДИНОЮ
Авторство зображення: Мікал Шлоссер/ТУ Данії
Чотири волонтери сиділи в камері з контрольованим кліматом, щоб дослідники могли вивчити, як люди впливають на якість повітря в приміщенні.
Вчені знають, що засоби для чищення, фарба та освіжувачі повітря впливають на якість повітря в приміщенні. Цього року дослідники виявили, що люди також можуть. Помістивши чотирьох добровольців у кліматично контрольовану камеру, команда виявила, що натуральні олії на шкірі людей можуть реагувати з озоном у повітрі, утворюючи гідроксильні (OH) радикали (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). Після утворення ці високореактивні радикали можуть окислювати сполуки, що містяться в повітрі, та утворювати потенційно шкідливі молекули. Шкірним жиром, який бере участь у цих реакціях, є сквален, який реагує з озоном, утворюючи 6-метил-5-гептен-2-он (6-MHO). Потім озон реагує з 6-MHO, утворюючи OH. Дослідники планують продовжити цю роботу, дослідивши, як рівні цих гідроксильних радикалів, що генеруються людиною, можуть змінюватися за різних умов навколишнього середовища. Тим часом вони сподіваються, що ці висновки змусять вчених переосмислити те, як вони оцінюють хімію в приміщенні, оскільки люди не часто розглядаються як джерела викидів.
НАУКА, БЕЗПЕЧНА ДЛЯ ЖАБ
Щоб вивчити хімічні речовини, які виділяють отруйні жаби для самозахисту, дослідникам потрібно взяти зразки шкіри у тварин. Але існуючі методи відбору проб часто шкодять цим ніжним земноводним або навіть вимагають евтаназії. У 2022 році вчені розробили більш гуманний метод відбору проб у жаб за допомогою пристрою під назвою MasSpec Pen, який використовує пробовідбірник, схожий на ручку, для збору алкалоїдів, присутніх на спині тварин (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Пристрій був створений Лівією Еберлін, хіміком-аналітиком з Техаського університету в Остіні. Спочатку він мав допомогти хірургам розрізняти здорові та ракові тканини в організмі людини, але Еберлін зрозуміла, що інструмент можна використовувати для вивчення жаб після зустрічі з Лорен О'Коннелл, біологом зі Стенфордського університету, яка вивчає, як жаби метаболізують та поглинають алкалоїди.
Авторство: Лівія Еберлін
Мас-спектрометрична ручка може взяти зразок шкіри отруйних жаб, не завдаючи шкоди тваринам.
Авторство: Science/Zhenan Bao
Еластичний, провідний електрод може вимірювати електричну активність м'язів восьминога.
ЕЛЕКТРОДИ, ПРИДАТНІ ДЛЯ ВОСЬМИНІГА
Проектування біоелектроніки може бути уроком компромісу. Гнучкі полімери часто стають жорсткими, оскільки їхні електричні властивості покращуються. Але команда дослідників під керівництвом Чженань Бао зі Стенфордського університету розробила електрод, який є одночасно еластичним і провідним, поєднуючи найкраще з обох світів. Найголовнішою особливістю електрода є його зчеплені секції — кожна секція оптимізована для того, щоб бути або провідною, або пластичною, щоб не протидіяти властивостям іншої. Щоб продемонструвати його можливості, Бао використала електрод для стимуляції нейронів у стовбурі мозку мишей та вимірювання електричної активності м'язів восьминога. Вона представила результати обох тестів на осінній зустрічі Американського хімічного товариства 2022 року.
КУЛЕНЕПРОБИВНА ДЕРЕВИНА
Авторство: ACS Nano
Ця дерев'яна броня може відбивати кулі з мінімальними пошкодженнями.
Цього року команда дослідників під керівництвом Хуейцяо Лі з Науково-технологічного університету Хуачжун створила дерев'яну броню, достатньо міцну, щоб відбити кулю з 9-мм револьвера (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Міцність деревини полягає в чергуванні шарів лігноцелюлози та зшитого силоксанового полімеру. Лігноцелюлоза протистоїть розтріскуванню завдяки вторинним водневим зв'язкам, які можуть повторно утворюватися при розриві. Тим часом, гнучкий полімер стає міцнішим при ударі. Для створення матеріалу Лі надихнувся піраруку, південноамериканською рибою, шкіра якої достатньо міцна, щоб витримувати гострі, як бритва, зуби піраньї. Оскільки дерев'яна броня легша за інші ударостійкі матеріали, такі як сталь, дослідники вважають, що деревина може мати військове та авіаційне застосування.
Час публікації: 19 грудня 2022 р.