התגליות המוזרות הללו משכו את תשומת ליבם של עורכי C&EN השנה
מאת קריסטל ואסקז
תעלומת פפטו-ביסמול
קרדיט: רשת קהילתית נטורית.
מבנה של ביסמוט סובסליצילאט (Bi = ורוד; O = אדום; C = אפור)
השנה, צוות חוקרים מאוניברסיטת שטוקהולם פיצח תעלומה בת מאה שנה: מבנה הביסמוט סובסליצילאט, החומר הפעיל בפפטו-ביסמול (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). באמצעות דיפרקציית אלקטרונים, מצאו החוקרים כי התרכובת מסודרת בשכבות דמויות מוט. לאורך מרכז כל מוט, אניוני חמצן מתחלפים בין גישור של שלושה וארבעה קטיוני ביסמוט. אניוני הסליצילאט, בינתיים, מתואמים לביסמוט באמצעות הקבוצות הקרבוקסיליות או הפנוליות שלהם. באמצעות טכניקות מיקרוסקופ אלקטרונים, גילו החוקרים גם וריאציות בערמת השכבות. הם מאמינים שסידור לא מסודר זה עשוי להסביר מדוע מבנה הביסמוט סובסליצילאט הצליח לחמוק ממדענים במשך כל כך הרבה זמן.
קרדיט: באדיבות רוזבה ג'פרי
חיישני גרפן המודבקים לאמה יכולים לספק מדידות לחץ דם רציפות.
קעקועים ללחץ דם
במשך למעלה מ-100 שנה, ניטור לחץ הדם משמעו לחיצה על הזרוע בעזרת שרוול מתנפח. חיסרון אחד של שיטה זו, עם זאת, הוא שכל מדידה מייצגת רק תמונה קטנה של בריאות הלב וכלי הדם של האדם. אך בשנת 2022, מדענים יצרו "קעקוע" גרפן זמני שיכול לנטר את לחץ הדם ברציפות במשך מספר שעות בכל פעם (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). מערך החיישנים מבוסס הפחמן פועל על ידי שליחת זרמים חשמליים קטנים לאמתו של הלובש וניטור האופן שבו המתח משתנה כאשר הזרם נע דרך רקמות הגוף. ערך זה מתואם עם שינויים בנפח הדם, שאלגוריתם מחשב יכול לתרגם למדידות לחץ דם סיסטולי ודיאסטולי. לדברי אחד ממחברי המחקר, רוזבה ג'אפארי מאוניברסיטת טקסס A&M, המכשיר יציע לרופאים דרך דיסקרטית לנטר את בריאות הלב של המטופל לאורך תקופות ממושכות. זה יכול גם לעזור לאנשי מקצוע רפואיים לסנן גורמים חיצוניים המשפיעים על לחץ הדם - כמו ביקור מלחיץ אצל רופא.
רדיקלים שנוצרו על ידי בני אדם
קרדיט: מיקל שלוסר/TU דנמרק
ארבעה מתנדבים ישבו בתא מבוקר אקלים כדי שחוקרים יוכלו לחקור כיצד בני אדם משפיעים על איכות האוויר בתוך הבית.
מדענים יודעים שחומרי ניקוי, צבע ומטהרי אוויר משפיעים כולם על איכות האוויר בתוך הבית. חוקרים גילו השנה שגם בני אדם יכולים. על ידי הצבת ארבעה מתנדבים בתא מבוקר אקלים, צוות גילה ששמנים טבעיים על עורם של אנשים יכולים להגיב עם אוזון באוויר ולייצר רדיקלים הידרוקסיליים (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). לאחר היווצרותם, רדיקלים אלו, בעלי ריאקטיביות גבוהה, יכולים לחמצן תרכובות הנישאות באוויר ולייצר מולקולות שעלולות להיות מזיקות. שמן העור המשתתף בתגובות אלו הוא סקוואלן, אשר מגיב עם אוזון ויוצר 6-מתיל-5-הפטן-2-און (6-MHO). לאחר מכן, האוזון מגיב עם 6-MHO ויוצר OH. החוקרים מתכננים לבנות על עבודה זו על ידי חקירת האופן שבו רמות הרדיקלים ההידרוקסיליים הנוצרים על ידי בני אדם עשויות להשתנות בתנאי סביבה שונים. בינתיים, הם מקווים שממצאים אלו יגרמו למדענים לחשוב מחדש על אופן הערכת הכימיה בתוך הבית, מכיוון שבני אדם אינם נתפסים לעתים קרובות כמקורות פליטות.
מדע בטוח לצפרדעים
כדי לחקור את הכימיקלים שמרעילים צפרדעים כדי להגן על עצמן, חוקרים צריכים לקחת דגימות עור מבעלי החיים. אך טכניקות דגימה קיימות פוגעות לעיתים קרובות בדו-חיים עדינים אלה או אפילו דורשות המתת חסד. בשנת 2022, מדענים פיתחו שיטה הומנית יותר לדגום את הצפרדעים באמצעות מכשיר בשם MasSpec Pen, המשתמש בדוגם דמוי עט כדי לאסוף אלקלואידים הנמצאים על גב בעלי החיים (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). המכשיר נוצר על ידי ליוויה אברלין, כימאית אנליטית באוניברסיטת טקסס באוסטין. במקור הוא נועד לעזור למנתחים להבחין בין רקמות בריאות לסרטניות בגוף האדם, אך אברלין הבינה שהמכשיר יכול לשמש לחקר צפרדעים לאחר שפגשה את לורן או'קונל, ביולוגית באוניברסיטת סטנפורד שחוקרת כיצד צפרדעים מפרקות וקולטות אלקלואידים.
קרדיט: ליוויה אברלין
עט ספקטרומטריית מסות יכול לדגום את עורן של צפרדעי רעל מבלי לפגוע בבעלי החיים.
קרדיט: מדע/ג'נאן באו
אלקטרודה גמישה ומוליכה יכולה למדוד את הפעילות החשמלית של שרירי תמנון.
אלקטרודות מתאימות לתמנון
תכנון ביואלקטרוניקה יכול להיות שיעור בפשרה. פולימרים גמישים הופכים לעתים קרובות לנוקשים ככל שתכונותיהם החשמליות משתפרות. אבל צוות חוקרים בראשות ג'נאן באו מאוניברסיטת סטנפורד הגיע לאלקטרודה שהיא גם גמישה וגם מוליכה, המשלבת את הטוב משני העולמות. פיסת ההתנגדות של האלקטרודה היא החלקים המשולבים שלה - כל חלק מותאם להיות מוליך או גמיש כדי לא לנטרל את תכונותיו של האחר. כדי להדגים את יכולותיה, באו השתמשה באלקטרודה כדי לעורר נוירונים בגזע המוח של עכברים ולמדוד את הפעילות החשמלית של שרירי תמנון. היא הציגה את תוצאות שני הבדיקות בכנס סתיו 2022 של האגודה האמריקאית לכימיה.
עץ חסין כדורים
קרדיט: ACS ננו
שריון עץ זה יכול להדוף כדורים עם נזק מינימלי.
השנה, צוות חוקרים בראשות חויקיאו לי מאוניברסיטת הואז'ונג למדע וטכנולוגיה יצר שריון עץ חזק מספיק כדי להסיט יריית כדור מאקדח 9 מ"מ (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). חוזקו של העץ נובע מיריעות מתחלפות של ליגנוצלולוז ופולימר סילוקסאן צולב. הליגנוצלולוזה עמידה בפני שבירה הודות לקשרי מימן משניים שלה, שיכולים להיווצר מחדש כאשר הם נשברים. בינתיים, הפולימר הגמיש הופך לחזק יותר כאשר הוא נפגע. כדי ליצור את החומר, לי שאב השראה מפירארוקו, דג דרום אמריקאי שעורו חזק מספיק כדי לעמוד בשיניים החדות כתער של פיראניה. מכיוון ששריון העץ קל יותר מחומרים עמידים בפני פגיעות אחרות, כמו פלדה, החוקרים מאמינים שלעץ יכולים להיות יישומים צבאיים ותעופתיים.
זמן פרסום: 19 בדצמבר 2022