Deze eigenzinnige ontdekkingen trokken dit jaar de aandacht van de C&EN-redacteuren
door Krystal Vasquez
PEPTO-BISMOL MYSTERIE
Krediet: Nat.gemeenschappelijk.
Structuur van bismutsubsalicylaat (Bi = roze; O = rood; C = grijs)
Dit jaar heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Stockholm een eeuwenoud mysterie gekraakt: de structuur van bismutsubsalicylaat, het actieve ingrediënt in Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0).Met behulp van elektronendiffractie ontdekten de onderzoekers dat de verbinding in staafachtige lagen is gerangschikt.Langs het midden van elke staaf wisselen zuurstofanionen af tussen het overbruggen van drie en vier bismutkationen.De salicylaatanionen coördineren ondertussen tot bismut via hun carboxyl- of fenolgroepen.Met behulp van elektronenmicroscopie ontdekten de onderzoekers ook variaties in de laagstapeling.Ze geloven dat deze wanordelijke opstelling zou kunnen verklaren waarom de structuur van bismutsubsalicylaat wetenschappers zo lang heeft weten te ontwijken.
Krediet: met dank aan Roozbeh Jafari
Grafeensensoren die aan de onderarm zijn bevestigd, kunnen continue bloeddrukmetingen uitvoeren.
BLOEDDRUK TATTOO'S
Al meer dan 100 jaar betekent het controleren van uw bloeddruk dat uw arm wordt samengeknepen met een opblaasbare manchet.Een nadeel van deze methode is echter dat elke meting slechts een kleine momentopname is van iemands cardiovasculaire gezondheid.Maar in 2022 creëerden wetenschappers een tijdelijke 'tattoo' van grafeen die de bloeddruk urenlang continu kan meten (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w).De op koolstof gebaseerde sensorarray werkt door kleine elektrische stroompjes naar de onderarm van de drager te sturen en te controleren hoe de spanning verandert terwijl de stroom door de weefsels van het lichaam beweegt.Deze waarde correleert met veranderingen in het bloedvolume, die een computeralgoritme kan vertalen in systolische en diastolische bloeddrukmetingen.Volgens een van de auteurs van het onderzoek, Roozbeh Jafari van de Texas A&M University, zou het apparaat artsen een onopvallende manier bieden om de gezondheid van het hart van een patiënt gedurende langere perioden te controleren.Het kan medische professionals ook helpen om externe factoren die van invloed zijn op de bloeddruk eruit te filteren, zoals een stressvol bezoek aan de dokter.
DOOR MENS GEGENEREERDE RADICALEN
Credits: Mikal Schlosser/TU Denemarken
Vier vrijwilligers zaten in een kamer met klimaatbeheersing, zodat onderzoekers konden bestuderen hoe mensen de luchtkwaliteit binnenshuis beïnvloeden.
Wetenschappers weten dat schoonmaakproducten, verf en luchtverfrissers allemaal van invloed zijn op de luchtkwaliteit binnenshuis.Onderzoekers ontdekten dit jaar dat mensen dat ook kunnen.Door vier vrijwilligers in een kamer met klimaatbeheersing te plaatsen, ontdekte een team dat natuurlijke oliën op de huid van mensen kunnen reageren met ozon in de lucht om hydroxylradicalen (OH) te produceren (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340).Eenmaal gevormd, kunnen deze zeer reactieve radicalen verbindingen in de lucht oxideren en potentieel schadelijke moleculen produceren.De huidolie die aan deze reacties deelneemt, is squaleen, dat reageert met ozon om 6-methyl-5-hepteen-2-on (6-MHO) te vormen.Ozon reageert vervolgens met 6-MHO om OH te vormen.De onderzoekers zijn van plan op dit werk voort te bouwen door te onderzoeken hoe de niveaus van deze door de mens gegenereerde hydroxylradicalen kunnen variëren onder verschillende omgevingsomstandigheden.In de tussentijd hopen ze dat wetenschappers door deze bevindingen opnieuw zullen nadenken over hoe ze de chemie binnenshuis beoordelen, aangezien mensen niet vaak worden gezien als bronnen van emissies.
KIKKERVEILIGE WETENSCHAP
Om de chemicaliën te bestuderen die gifkikkers uitscheiden om zichzelf te verdedigen, moeten onderzoekers huidmonsters van de dieren nemen.Maar bestaande bemonsteringstechnieken zijn vaak schadelijk voor deze delicate amfibieën of vereisen zelfs euthanasie.In 2022 ontwikkelden wetenschappers een meer humane methode om de kikkers te bemonsteren met behulp van een apparaat genaamd de MasSpec Pen, dat een penachtige sampler gebruikt om alkaloïden op de rug van de dieren op te pikken (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035).Het apparaat is gemaakt door Livia Eberlin, een analytisch chemicus aan de Universiteit van Texas in Austin.Het was oorspronkelijk bedoeld om chirurgen te helpen onderscheid te maken tussen gezond en kankerweefsel in het menselijk lichaam, maar Eberlin besefte dat het instrument gebruikt kon worden om kikkers te bestuderen nadat ze Lauren O'Connell ontmoette, een bioloog aan de Stanford University die bestudeert hoe kikkers alkaloïden metaboliseren en vastleggen. .
Credits: Livia Eberlin
Een massaspectrometrische pen kan de huid van gifkikkers bemonsteren zonder de dieren te schaden.
Krediet: Wetenschap/Zhenan Bao
Een rekbare, geleidende elektrode kan de elektrische activiteit van de spieren van een octopus meten.
ELEKTRODEN GESCHIKT VOOR EEN OCTOPUS
Het ontwerpen van bio-elektronica kan een les in compromissen zijn.Flexibele polymeren worden vaak rigide naarmate hun elektrische eigenschappen verbeteren.Maar een team van onderzoekers onder leiding van Zhenan Bao van Stanford University kwam met een elektrode die zowel rekbaar als geleidend is en het beste van twee werelden combineert.Het pièce de résistance van de elektrode zijn de in elkaar grijpende secties - elke sectie is geoptimaliseerd om geleidend of kneedbaar te zijn om de eigenschappen van de andere niet tegen te gaan.Om zijn capaciteiten te demonstreren, gebruikte Bao de elektrode om neuronen in de hersenstam van muizen te stimuleren en de elektrische activiteit van de spieren van een octopus te meten.Ze presenteerde de resultaten van beide tests tijdens de bijeenkomst van de American Chemical Society in de herfst van 2022.
KOGELVRIJ HOUT
Krediet: ACS Nano
Dit houten pantser kan kogels afstoten met minimale schade.
Dit jaar heeft een team van onderzoekers onder leiding van Huiqiao Li van de Huazhong University of Science and Technology een houten pantser gemaakt dat sterk genoeg is om een kogelschot van een 9 mm-revolver af te weren (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725).De sterkte van het hout komt van de afwisselende vellen lignocellulose en een verknoopt siloxaanpolymeer.De lignocellulose is bestand tegen breken dankzij de secundaire waterstofbruggen, die zich opnieuw kunnen vormen wanneer ze worden verbroken.Ondertussen wordt het buigzame polymeer steviger als het wordt geraakt.Om het materiaal te maken, liet Li zich inspireren door pirarucu, een Zuid-Amerikaanse vis met een huid die sterk genoeg is om de vlijmscherpe tanden van een piranha te weerstaan.Omdat het houten pantser lichter is dan andere slagvaste materialen, zoals staal, denken de onderzoekers dat het hout militaire en luchtvaarttoepassingen zou kunnen hebben.
Posttijd: 19 december 2022