این اکتشافات عجیب و غریب امسال توجه سردبیران C&EN را به خود جلب کرد.
نوشته کریستال واسکز
راز پپتو بیسمول
اعتبار: نات. کمون.
ساختار بیسموت سابسالیسیلات (Bi = صورتی؛ O = قرمز؛ C = خاکستری)
امسال، تیمی از محققان دانشگاه استکهلم یک راز صد ساله را کشف کردند: ساختار بیسموت سابسالیسیلات، مادهی مؤثر پپتو-بیسمول (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). محققان با استفاده از پراش الکترونی دریافتند که این ترکیب به صورت لایههای میلهای شکل چیده شده است. در امتداد مرکز هر میله، آنیونهای اکسیژن به طور متناوب بین سه و چهار کاتیون بیسموت پل میزنند. در همین حال، آنیونهای سالیسیلات از طریق گروههای کربوکسیلیک یا فنلی خود با بیسموت هماهنگ میشوند. محققان با استفاده از تکنیکهای میکروسکوپ الکترونی، تغییراتی را در چیدمان لایهها نیز کشف کردند. آنها معتقدند که این چیدمان نامنظم ممکن است توضیح دهد که چرا ساختار بیسموت سابسالیسیلات برای مدت طولانی از دانشمندان پنهان مانده است.
منبع: روزبه جعفری
حسگرهای گرافنی که به ساعد چسبانده میشوند، میتوانند اندازهگیری مداوم فشار خون را فراهم کنند.
خالکوبی فشار خون
بیش از ۱۰۰ سال است که نظارت بر فشار خون به معنای فشردن بازوی شما با یک کاف بادی است. با این حال، یکی از معایب این روش این است که هر اندازهگیری تنها یک تصویر کوچک از سلامت قلب و عروق فرد را نشان میدهد. اما در سال ۲۰۲۲، دانشمندان یک "خالکوبی" موقت گرافنی ایجاد کردند که میتواند به طور مداوم فشار خون را برای چندین ساعت کنترل کند (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). آرایه حسگر مبتنی بر کربن با ارسال جریانهای الکتریکی کوچک به ساعد فرد و نظارت بر نحوه تغییر ولتاژ با عبور جریان از بافتهای بدن عمل میکند. این مقدار با تغییرات حجم خون مرتبط است که یک الگوریتم کامپیوتری میتواند آن را به اندازهگیری فشار خون سیستولیک و دیاستولیک تبدیل کند. به گفته یکی از نویسندگان این مطالعه، روزبه جعفری از دانشگاه تگزاس A&M، این دستگاه به پزشکان روشی نامحسوس برای نظارت بر سلامت قلب بیمار در دورههای طولانی ارائه میدهد. همچنین میتواند به متخصصان پزشکی کمک کند تا عوامل خارجی مؤثر بر فشار خون - مانند مراجعه استرسزا به پزشک - را فیلتر کنند.
رادیکالهای تولید شده توسط انسان
اعتبار: Mikal Schlosser/TU دانمارک
چهار داوطلب در یک محفظه با دمای کنترلشده نشستند تا محققان بتوانند بررسی کنند که چگونه انسانها بر کیفیت هوای داخل ساختمان تأثیر میگذارند.
دانشمندان میدانند که محصولات پاککننده، رنگ و خوشبوکنندههای هوا همگی بر کیفیت هوای داخل ساختمان تأثیر میگذارند. محققان امسال کشف کردند که انسانها نیز میتوانند. با قرار دادن چهار داوطلب در داخل یک محفظه با دمای کنترلشده، تیمی کشف کرد که روغنهای طبیعی روی پوست افراد میتوانند با ازن موجود در هوا واکنش داده و رادیکالهای هیدروکسیل (OH) تولید کنند (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). پس از تشکیل، این رادیکالهای بسیار واکنشپذیر میتوانند ترکیبات موجود در هوا را اکسید کرده و مولکولهای بالقوه مضر تولید کنند. روغن پوستی که در این واکنشها شرکت میکند، اسکوالن است که با ازن واکنش داده و 6-متیل-5-هپتن-2-اون (6-MHO) را تشکیل میدهد. سپس ازن با 6-MHO واکنش داده و OH تشکیل میدهد. محققان قصد دارند با بررسی چگونگی تغییر سطح این رادیکالهای هیدروکسیل تولید شده توسط انسان در شرایط محیطی مختلف، بر این کار بیفزایند. در عین حال، آنها امیدوارند که این یافتهها دانشمندان را وادار به تجدید نظر در مورد نحوه ارزیابی شیمی داخل ساختمان کند، زیرا انسانها اغلب به عنوان منبع انتشار گازهای گلخانهای دیده نمیشوند.
علم بدون قورباغه
برای مطالعه مواد شیمیایی که قورباغهها برای دفاع از خود دفع میکنند، محققان باید از پوست این حیوانات نمونهبرداری کنند. اما تکنیکهای نمونهبرداری موجود اغلب به این دوزیستان ظریف آسیب میرسانند یا حتی نیاز به اتانازی دارند. در سال ۲۰۲۲، دانشمندان روش انسانیتری را برای نمونهبرداری از قورباغهها با استفاده از دستگاهی به نام MasSpec Pen توسعه دادند که از یک نمونهگیر خودکار مانند برای جمعآوری آلکالوئیدهای موجود در پشت حیوانات استفاده میکند (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). این دستگاه توسط لیویا ابرلین، شیمیدان تحلیلی در دانشگاه تگزاس در آستین، ساخته شد. در ابتدا قرار بود این دستگاه به جراحان در تمایز بین بافتهای سالم و سرطانی در بدن انسان کمک کند، اما ابرلین پس از ملاقات با لورن اوکانل، زیستشناس دانشگاه استنفورد که نحوه متابولیزه کردن و جداسازی آلکالوئیدها توسط قورباغهها را مطالعه میکند، متوجه شد که میتوان از این ابزار برای مطالعه قورباغهها استفاده کرد.
اعتبار: لیویا ابرلین
یک قلم طیفسنجی جرمی میتواند پوست قورباغههای سمی را بدون آسیب رساندن به حیوانات نمونهبرداری کند.
اعتبار: Science/Zhenan Bao
یک الکترود رسانا و کشسان میتواند فعالیت الکتریکی عضلات اختاپوس را اندازهگیری کند.
الکترودهای مناسب برای اختاپوس
طراحی بیوالکترونیک میتواند درسی در سازش باشد. پلیمرهای انعطافپذیر اغلب با بهبود خواص الکتریکی خود، سفت و سخت میشوند. اما تیمی از محققان به رهبری ژنان بائو از دانشگاه استنفورد، الکترودی را ابداع کردند که هم کشسان و هم رسانا است و بهترینهای هر دو جهان را با هم ترکیب میکند. نقطه قوت این الکترود، بخشهای به هم پیوسته آن است - هر بخش طوری بهینه شده است که یا رسانا باشد یا انعطافپذیر تا خواص بخش دیگر را خنثی نکند. بائو برای نشان دادن تواناییهای این الکترود، از آن برای تحریک نورونها در ساقه مغز موشها و اندازهگیری فعالیت الکتریکی عضلات یک اختاپوس استفاده کرد. او نتایج هر دو آزمایش را در نشست پاییز 2022 انجمن شیمی آمریکا به نمایش گذاشت.
چوب ضد گلوله
اعتبار: ACS Nano
این زره چوبی می تواند گلوله ها را با کمترین آسیب دفع کند.
امسال، تیمی از محققان به رهبری هوئیکیائو لی از دانشگاه علوم و فناوری هواژونگ، زره چوبیای ساختند که به اندازه کافی قوی بود تا گلوله شلیک شده از یک تپانچه ۹ میلیمتری را دفع کند (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). استحکام این چوب از صفحات متناوب لیگنوسلولز و یک پلیمر سیلوکسان با اتصالات عرضی ناشی میشود. لیگنوسلولز به لطف پیوندهای هیدروژنی ثانویه خود که میتوانند پس از شکستن دوباره تشکیل شوند، در برابر شکستگی مقاومت میکند. در همین حال، پلیمر انعطافپذیر هنگام ضربه محکمتر میشود. لی برای ساخت این ماده از پیراروکو، یک ماهی آمریکای جنوبی با پوستی به اندازه کافی سخت که در برابر دندانهای تیز پیرانا مقاومت میکند، الهام گرفت. از آنجا که زره چوبی از سایر مواد مقاوم در برابر ضربه، مانند فولاد، سبکتر است، محققان معتقدند که این چوب میتواند کاربردهای نظامی و هوانوردی داشته باشد.
زمان ارسال: ۱۹ دسامبر ۲۰۲۲