Penemuan unik ini menarik perhatian editor C&EN tahun ini
oleh Krystal Vasquez
MISTERI PEPTO-BISMOL
Kredit: Nat. Commun.
Struktur bismut subsalisilat (Bi = merah jambu; O = merah; C = kelabu)
Tahun ini, satu pasukan penyelidik dari Universiti Stockholm telah memecahkan misteri yang berusia satu abad: struktur bismut subsalisilat, bahan aktif dalam Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Menggunakan pembelauan elektron, para penyelidik mendapati bahawa sebatian tersebut disusun dalam lapisan seperti rod. Di sepanjang tengah setiap rod, anion oksigen berselang-seli antara merapatkan tiga dan empat kation bismut. Sementara itu, anion salisilat menyelaraskan diri dengan bismut melalui sama ada kumpulan karboksilik atau fenoliknya. Menggunakan teknik mikroskopi elektron, para penyelidik juga menemui variasi dalam susunan lapisan. Mereka percaya susunan yang tidak teratur ini mungkin menjelaskan mengapa struktur bismut subsalisilat telah berjaya mengelak daripada saintis sejak sekian lama.
Kredit: Ihsan Roozbeh Jafari
Sensor grafena yang dilekatkan pada lengan bawah boleh memberikan pengukuran tekanan darah yang berterusan.
TATU TEKANAN DARAH
Selama lebih 100 tahun, pemantauan tekanan darah anda bermakna lengan anda perlu dipicit dengan manset kembung. Walau bagaimanapun, satu kelemahan kaedah ini ialah setiap ukuran hanya mewakili gambaran kecil kesihatan kardiovaskular seseorang. Tetapi pada tahun 2022, saintis mencipta "tatu" grafena sementara yang boleh memantau tekanan darah secara berterusan selama beberapa jam pada satu masa (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Susunan sensor berasaskan karbon beroperasi dengan menghantar arus elektrik kecil ke lengan bawah pemakai dan memantau bagaimana voltan berubah apabila arus bergerak melalui tisu badan. Nilai ini berkorelasi dengan perubahan dalam isipadu darah, yang boleh diterjemahkan oleh algoritma komputer kepada ukuran tekanan darah sistolik dan diastolik. Menurut salah seorang penulis kajian, Roozbeh Jafari dari Texas A&M University, peranti ini akan menawarkan doktor cara yang tidak mengganggu untuk memantau kesihatan jantung pesakit dalam tempoh yang lama. Ia juga boleh membantu profesional perubatan menapis faktor luaran yang memberi kesan kepada tekanan darah—seperti lawatan tekanan kepada doktor.
RADIKAL YANG DIHASILKAN MANUSIA
Kredit: Mikal Schlosser/TU Denmark
Empat sukarelawan duduk di dalam ruang kawalan iklim supaya para penyelidik dapat mengkaji bagaimana manusia mempengaruhi kualiti udara dalaman.
Para saintis tahu bahawa produk pembersih, cat dan penyegar udara semuanya mempengaruhi kualiti udara dalaman. Penyelidik mendapati tahun ini bahawa manusia juga boleh. Dengan menempatkan empat sukarelawan di dalam ruang kawalan iklim, satu pasukan mendapati bahawa minyak semula jadi pada kulit manusia boleh bertindak balas dengan ozon di udara untuk menghasilkan radikal hidroksil (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). Setelah terbentuk, radikal yang sangat reaktif ini boleh mengoksidakan sebatian bawaan udara dan menghasilkan molekul yang berpotensi berbahaya. Minyak kulit yang terlibat dalam tindak balas ini ialah skualena, yang bertindak balas dengan ozon untuk membentuk 6-metil-5-hepten-2-on (6-MHO). Ozon kemudian bertindak balas dengan 6-MHO untuk membentuk OH. Para penyelidik merancang untuk membina kajian ini dengan menyiasat bagaimana tahap radikal hidroksil yang dihasilkan oleh manusia ini mungkin berbeza-beza di bawah keadaan persekitaran yang berbeza. Sementara itu, mereka berharap penemuan ini akan membuat saintis memikirkan semula cara mereka menilai kimia dalaman, kerana manusia tidak selalunya dilihat sebagai sumber pelepasan.
SAINS SELAMAT UNTUK KATAK
Untuk mengkaji bahan kimia yang meracuni katak untuk mempertahankan diri, penyelidik perlu mengambil sampel kulit daripada haiwan tersebut. Tetapi teknik persampelan sedia ada sering membahayakan amfibia yang halus ini atau memerlukan eutanasia. Pada tahun 2022, saintis telah membangunkan kaedah yang lebih berperikemanusiaan untuk mengambil sampel katak menggunakan peranti yang dipanggil MasSpec Pen, yang menggunakan pensampel seperti pen untuk mengambil alkaloid yang terdapat di belakang haiwan (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Peranti ini dicipta oleh Livia Eberlin, seorang ahli kimia analitikal di Universiti Texas di Austin. Ia pada asalnya bertujuan untuk membantu pakar bedah membezakan antara tisu sihat dan kanser dalam tubuh manusia, tetapi Eberlin menyedari instrumen itu boleh digunakan untuk mengkaji katak selepas dia bertemu Lauren O'Connell, seorang ahli biologi di Universiti Stanford yang mengkaji bagaimana katak memetabolismekan dan mengasingkan alkaloid.
Kredit: Livia Eberlin
Pen spektrometri jisim boleh mengambil sampel kulit katak beracun tanpa mencederakan haiwan.
Kredit: Sains/Zhenan Bao
Elektrod konduktif yang elastik boleh mengukur aktiviti elektrik otot sotong kurita.
ELEKTROD SESUAI UNTUK SOTONG
Mereka bentuk bioelektronik boleh menjadi pengajaran dalam kompromi. Polimer fleksibel sering menjadi tegar apabila sifat elektriknya bertambah baik. Tetapi satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Zhenan Bao dari Universiti Stanford telah menghasilkan elektrod yang boleh diregangkan dan konduktif, menggabungkan yang terbaik daripada kedua-dua dunia. Keunikan elektrod ialah bahagiannya yang saling berkait—setiap bahagian dioptimumkan untuk menjadi konduktif atau boleh dibentuk supaya tidak mengatasi sifat yang lain. Untuk menunjukkan kebolehannya, Bao menggunakan elektrod untuk merangsang neuron di batang otak tikus dan mengukur aktiviti elektrik otot sotong kurita. Beliau mempamerkan keputusan kedua-dua ujian di mesyuarat Persatuan Kimia Amerika Musim Luruh 2022.
KAYU KALIS PELURU
Kredit: ACS Nano
Perisai kayu ini boleh menangkis peluru dengan kerosakan yang minimum.
Tahun ini, satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Huiqiao Li dari Universiti Sains dan Teknologi Huazhong telah mencipta perisai kayu yang cukup kuat untuk menangkis tembakan peluru daripada revolver 9 mm (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Kekuatan kayu ini berasal daripada kepingan lignoselulosa yang berselang-seli dan polimer siloksana bersilang. Lignoselulosa tahan terhadap keretakan kerana ikatan hidrogen sekundernya, yang boleh terbentuk semula apabila patah. Sementara itu, polimer yang lentur menjadi lebih teguh apabila terkena. Untuk mencipta bahan tersebut, Li mendapat inspirasi daripada pirarucu, seekor ikan Amerika Selatan dengan kulit yang cukup kuat untuk menahan gigi piranha yang tajam. Oleh kerana perisai kayu ini lebih ringan daripada bahan tahan hentaman lain, seperti keluli, para penyelidik percaya kayu ini boleh digunakan untuk ketenteraan dan penerbangan.
Masa siaran: 19 Dis-2022