Dessa udda upptäckter fångade C&EN-redaktörernas uppmärksamhet i år
av Krystal Vasquez
PEPTO-BISMOL-MYSTERIET
Kredit: Nat. Kommun.
Vismutsubsalicylats struktur (Bi = rosa; O = röd; C = grå)
I år knäckte ett forskarlag från Stockholms universitet ett sekelgamalt mysterium: strukturen hos vismutsubsalicylat, den aktiva ingrediensen i Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Med hjälp av elektrondiffraktion fann forskarna att föreningen är arrangerad i stavliknande lager. Längs mitten av varje stav växlar syreanjoner mellan att överbrygga tre och fyra vismutkatjoner. Salicylatanjonerna koordinerar sig däremot till vismut genom antingen sina karboxyl- eller fenolgrupper. Med hjälp av elektronmikroskopitekniker upptäckte forskarna också variationer i lagerstrukturen. De tror att denna oordnade anordning kan förklara varför vismutsubsalicylats struktur har lyckats undgå forskare så länge.
Bildkälla: Med tillstånd av Roozbeh Jafari
Grafensensorer fästa på underarmen kan ge kontinuerliga blodtrycksmätningar.
BLODTRYCKSTATUERINGAR
I över 100 år har man för att mäta blodtrycket inneburit att armen kläms med en uppblåsbar manschett. En nackdel med denna metod är dock att varje mätning bara representerar en liten ögonblicksbild av en persons hjärt-kärlhälsa. Men år 2022 skapade forskare en tillfällig grafen-"tatuering" som kontinuerligt kan övervaka blodtrycket i flera timmar åt gången (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Den kolbaserade sensoruppsättningen fungerar genom att skicka små elektriska strömmar in i bärarens underarm och övervaka hur spänningen förändras när strömmen rör sig genom kroppens vävnader. Detta värde korrelerar med förändringar i blodvolymen, vilket en datoralgoritm kan översätta till systoliskt och diastoliskt blodtrycksmätningar. Enligt en av studiens författare, Roozbeh Jafari från Texas A&M University, skulle enheten erbjuda läkare ett diskret sätt att övervaka en patients hjärthälsa under längre perioder. Det kan också hjälpa läkare att filtrera bort ovidkommande faktorer som påverkar blodtrycket – som ett stressigt läkarbesök.
MÄNSKLIGEN GENERERADE RADIKALE
Kredit: Mikal Schlosser/TU Danmark
Fyra volontärer satt i en klimatkontrollerad kammare så att forskarna kunde studera hur människor påverkar inomhusluftens kvalitet.
Forskare vet att rengöringsprodukter, färg och luftfräschare alla påverkar inomhusluftens kvalitet. Forskare upptäckte i år att människor också kan. Genom att placera fyra volontärer i en klimatkontrollerad kammare upptäckte ett team att naturliga oljor på människors hud kan reagera med ozon i luften för att producera hydroxylradikaler (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). När dessa mycket reaktiva radikaler väl bildats kan de oxidera luftburna föreningar och producera potentiellt skadliga molekyler. Hudoljan som deltar i dessa reaktioner är skvalen, som reagerar med ozon för att bilda 6-metyl-5-hepten-2-on (6-MHO). Ozon reagerar sedan med 6-MHO för att bilda OH. Forskarna planerar att bygga vidare på detta arbete genom att undersöka hur nivåerna av dessa mänskligt genererade hydroxylradikaler kan variera under olika miljöförhållanden. Under tiden hoppas de att dessa resultat kommer att få forskare att ompröva hur de bedömer inomhuskemi, eftersom människor inte ofta ses som utsläppskällor.
GRODSÄKER VETENSKAP
För att studera de kemikalier som förgiftar grodor utsöndrar för att försvara sig måste forskare ta hudprover från djuren. Men befintliga provtagningstekniker skadar ofta dessa känsliga amfibier eller kräver till och med avlivning. År 2022 utvecklade forskare en mer human metod för att ta prover från grodorna med hjälp av en apparat som kallas MasSpec Pen, som använder en pennliknande provtagare för att plocka upp alkaloider som finns på djurens rygg (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Apparaten skapades av Livia Eberlin, en analytisk kemist vid University of Texas i Austin. Den var ursprungligen tänkt att hjälpa kirurger att skilja mellan friska och cancerösa vävnader i människokroppen, men Eberlin insåg att instrumentet kunde användas för att studera grodor efter att hon träffade Lauren O'Connell, en biolog vid Stanford University som studerar hur grodor metaboliserar och binder alkaloider.
Bildkälla: Livia Eberlin
En masspektrometripenna kan ta hudprover från giftgrodor utan att skada djuren.
Kredit: Science/Zhenan Bao
En töjbar, ledande elektrod kan mäta den elektriska aktiviteten i en bläckfisks muskler.
ELEKTRODER LÄMPLIGA FÖR EN BLÄCKFISK
Att designa bioelektronik kan vara en läxa i kompromisser. Flexibla polymerer blir ofta styva när deras elektriska egenskaper förbättras. Men ett forskarteam lett av Zhenan Bao från Stanford University kom fram till en elektrod som är både töjbar och ledande, och kombinerar det bästa av två världar. Elektrodens motståndskraft är dess sammankopplade sektioner – varje sektion är optimerad för att vara antingen ledande eller formbar för att inte motverka den andra sektionens egenskaper. För att demonstrera dess förmågor använde Bao elektroden för att stimulera neuroner i hjärnstammen hos möss och mäta den elektriska aktiviteten i en bläckfisks muskler. Hon visade upp resultaten av båda testerna vid American Chemical Societys höstmöte 2022.
SKOTTSÄKER TRÄ
Kredit: ACS Nano
Denna trärustning kan avvisa kulor med minimal skada.
I år skapade ett forskarteam lett av Huiqiao Li vid Huazhong University of Science and Technology ett träpansar som är tillräckligt starkt för att avleda ett kulskott från en 9 mm revolver (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Träets styrka kommer från dess alternerande lager av lignocellulosa och en tvärbunden siloxanpolymer. Lignocellulosan motstår sprickbildning tack vare sina sekundära vätebindningar, som kan omformas när de bryts. Samtidigt blir den böjliga polymeren stadigare när den träffas. För att skapa materialet hämtade Li inspiration från piranucu, en sydamerikansk fisk med skinn som är tillräckligt starkt för att motstå en pirayas rakbladsvassa tänder. Eftersom träpansret är lättare än andra slagtåliga material, såsom stål, tror forskarna att träet skulle kunna ha militära och flygrelaterade tillämpningar.
Publiceringstid: 19 december 2022