Эти необычные открытия привлекли внимание редакторов C&EN в этом году.
Кристал Васкес
Загадка Пепто-Бисмола
Источник: Национальные коммуникации.
Структура субсалицилата висмута (Bi = розовый; O = красный; C = серый)
В этом году группа исследователей из Стокгольмского университета разгадала вековую загадку: структуру субсалицилата висмута, активного ингредиента препарата «Пепто-Бисмол» (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Используя электронную дифракцию, исследователи обнаружили, что соединение расположено в виде стержнеобразных слоев. Вдоль центра каждого стержня анионы кислорода поочередно связывают три и четыре катиона висмута. Анионы салицилата, в свою очередь, координируются с висмутом либо через свои карбоксильные, либо через фенольные группы. Используя методы электронной микроскопии, исследователи также обнаружили вариации в расположении слоев. Они считают, что это неупорядоченное расположение может объяснить, почему структура субсалицилата висмута так долго оставалась загадкой для ученых.
Фото: любезно предоставлено Рузбехом Джафари
Графеновые датчики, прикрепленные к предплечью, могут обеспечивать непрерывное измерение артериального давления.
Татуировки, показывающие артериальное давление
Более 100 лет измерение артериального давления проводилось с помощью надувной манжеты, сжимающей руку. Однако одним из недостатков этого метода является то, что каждое измерение отражает лишь небольшую часть состояния сердечно-сосудистой системы человека. Но в 2022 году ученые создали временную графеновую «татуировку», которая может непрерывно измерять артериальное давление в течение нескольких часов подряд (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Массив датчиков на основе углерода работает, посылая небольшие электрические токи в предплечье пользователя и отслеживая изменение напряжения по мере прохождения тока через ткани тела. Это значение коррелирует с изменениями объема крови, которые компьютерный алгоритм может преобразовать в измерения систолического и диастолического артериального давления. По словам одного из авторов исследования, Рузбеха Джафари из Техасского университета A&M, это устройство предоставит врачам ненавязчивый способ мониторинга состояния сердца пациента в течение длительных периодов времени. Оно также может помочь медицинским работникам отфильтровывать посторонние факторы, влияющие на артериальное давление, например, стрессовый визит к врачу.
РАДИКАЛЫ, ОБРАЗОВАННЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ
Фото: Микал Шлоссер/ТУ Дании.
Четыре добровольца находились в климатической камере, чтобы исследователи могли изучить, как человек влияет на качество воздуха в помещении.
Ученые знают, что чистящие средства, краска и освежители воздуха влияют на качество воздуха в помещении. В этом году исследователи обнаружили, что люди тоже могут влиять на это. Поместив четырех добровольцев в климатическую камеру, команда обнаружила, что натуральные масла на коже человека могут реагировать с озоном в воздухе, образуя гидроксильные (OH) радикалы (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). После образования эти высокореактивные радикалы могут окислять содержащиеся в воздухе соединения и производить потенциально вредные молекулы. Масло кожи, участвующее в этих реакциях, — это сквален, который реагирует с озоном, образуя 6-метил-5-гептен-2-он (6-MHO). Затем озон реагирует с 6-MHO, образуя OH. Исследователи планируют продолжить эту работу, изучив, как уровни этих образующихся у человека гидроксильных радикалов могут изменяться в различных условиях окружающей среды. Между тем, они надеются, что эти результаты заставят ученых пересмотреть подход к оценке химического состава воздуха в помещениях, поскольку люди редко рассматриваются как источники выбросов.
НАУКА, БЕЗОПАСНАЯ ДЛЯ ЛЯГУШЕК
Для изучения химических веществ, выделяемых ядовитыми лягушками для самозащиты, исследователям необходимо брать образцы кожи у этих животных. Однако существующие методы отбора проб часто наносят вред этим хрупким амфибиям или даже требуют эвтаназии. В 2022 году ученые разработали более гуманный метод отбора проб у лягушек с помощью устройства под названием MasSpec Pen, которое использует ручку-пробоотборник для сбора алкалоидов, присутствующих на спине животных (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Устройство было создано Ливией Эберлин, химиком-аналитиком из Техасского университета в Остине. Первоначально оно предназначалось для того, чтобы помочь хирургам различать здоровые и раковые ткани в человеческом организме, но Эберлин поняла, что инструмент можно использовать для изучения лягушек после встречи с Лорен О'Коннелл, биологом из Стэнфордского университета, которая изучает, как лягушки метаболизируют и накапливают алкалоиды.
Фото: Ливия Эберлин
С помощью ручки для масс-спектрометрии можно брать пробы кожи ядовитых лягушек, не причиняя животным вреда.
Фото: Наука/Чжэнань Бао
Эластичный проводящий электрод может измерять электрическую активность мышц осьминога.
Электроды, достойные осьминога
Разработка биоэлектронных устройств может стать уроком компромиссов. Гибкие полимеры часто становятся жесткими по мере улучшения их электрических свойств. Но группа исследователей под руководством Чжэнань Бао из Стэнфордского университета разработала электрод, который одновременно является эластичным и проводящим, сочетая в себе лучшие качества обоих материалов. Главная особенность электрода — его взаимосвязанные секции: каждая секция оптимизирована таким образом, чтобы быть либо проводящей, либо пластичной, не противодействуя свойствам другой. Чтобы продемонстрировать его возможности, Бао использовала электрод для стимуляции нейронов в стволе головного мозга мышей и измерения электрической активности мышц осьминога. Она представила результаты обоих тестов на осенней конференции Американского химического общества 2022 года.
Пуленепробиваемая древесина
Источник: ACS Nano
Эти деревянные доспехи способны отражать пули, причиняя минимальный урон.
В этом году группа исследователей под руководством Хуэйцяо Ли из Хуачжунского университета науки и технологий создала деревянную броню, достаточно прочную, чтобы отразить пулю, выпущенную из 9-мм револьвера (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Прочность древесины обусловлена чередованием слоев лигноцеллюлозы и сшитого силоксанового полимера. Лигноцеллюлоза сопротивляется разрушению благодаря вторичным водородным связям, которые могут восстанавливаться при разрыве. При этом гибкий полимер становится прочнее при ударе. Для создания материала Ли вдохновился пираруку, южноамериканской рыбой, кожа которой достаточно прочна, чтобы выдержать острые как бритва зубы пираньи. Поскольку деревянная броня легче других ударопрочных материалов, таких как сталь, исследователи считают, что древесина может найти применение в военной и авиационной отраслях.
Дата публикации: 19 декабря 2022 г.