การค้นพบที่แปลกประหลาดเหล่านี้ดึงดูดความสนใจของบรรณาธิการ C&EN ในปีนี้
โดย คริสตัล วาสเกซ
ปริศนาเปปโตบิสมอล
ที่มาของภาพ: สื่อแห่งชาติ
โครงสร้างของบิสมัทซับซาลิไซเลต (Bi = สีชมพู; O = สีแดง; C = สีเทา)
ในปีนี้ ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยสตอกโฮล์มได้ไขปริศนาที่ยาวนานนับศตวรรษ นั่นคือโครงสร้างของบิสมัทซับซาลิไซเลต ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในยาแก้ปวด Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0) โดยใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน นักวิจัยพบว่าสารประกอบนี้เรียงตัวเป็นชั้นคล้ายแท่ง ตามแนวกึ่งกลางของแต่ละแท่ง ไอออนออกซิเจนจะสลับกันเชื่อมต่อกับไอออนบิสมัท 3 และ 4 ไอออน ส่วนไอออนซาลิไซเลตจะเชื่อมต่อกับบิสมัทผ่านทางหมู่คาร์บอกซิลิกหรือหมู่ฟีนอล นอกจากนี้ นักวิจัยยังค้นพบความแปรผันในการเรียงตัวของชั้นโดยใช้เทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พวกเขาเชื่อว่าการเรียงตัวที่ไม่เป็นระเบียบนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมโครงสร้างของบิสมัทซับซาลิไซเลตจึงเป็นปริศนาที่นักวิทยาศาสตร์ไขไม่ได้มานาน
เครดิตภาพ: เอื้อเฟื้อโดย รูซเบห์ จาฟารี
เซ็นเซอร์กราฟีนที่ติดไว้ที่ปลายแขนสามารถวัดความดันโลหิตได้อย่างต่อเนื่อง
รอยสักวัดความดันโลหิต
กว่า 100 ปีที่ผ่านมา การตรวจวัดความดันโลหิตมักใช้เครื่องวัดความดันโลหิตแบบใช้ลมบีบที่แขน อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของวิธีนี้คือ การวัดแต่ละครั้งแสดงถึงสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดของบุคคลนั้นเพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น แต่ในปี 2022 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้าง "รอยสัก" กราฟีนชั่วคราวที่สามารถตรวจวัดความดันโลหิตได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมง (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w) แผงเซ็นเซอร์ที่ทำจากคาร์บอนทำงานโดยการส่งกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กเข้าไปในแขนของผู้สวมใส่ และตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเนื้อเยื่อของร่างกาย ค่านี้สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของปริมาณเลือด ซึ่งอัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์สามารถแปลงเป็นค่าความดันโลหิตซิสโตลิกและไดแอสโตลิกได้ จากข้อมูลของ Roozbeh Jafari จากมหาวิทยาลัย Texas A&M ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้เขียนงานวิจัยชิ้นนี้ อุปกรณ์ดังกล่าวจะช่วยให้แพทย์สามารถติดตามสุขภาพหัวใจของผู้ป่วยได้อย่างไม่รบกวนในระยะยาว นอกจากนี้ยังช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์สามารถกรองปัจจัยภายนอกที่ส่งผลต่อความดันโลหิตออกไปได้ เช่น ความเครียดจากการไปพบแพทย์
อนุมูลอิสระที่เกิดจากมนุษย์
เครดิต: Mikal Schlosser/TU เดนมาร์ก
อาสาสมัครสี่คนนั่งอยู่ในห้องควบคุมอุณหภูมิเพื่อให้นักวิจัยศึกษาว่ามนุษย์ส่งผลต่อคุณภาพอากาศภายในอาคารอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด สี และสเปรย์ปรับอากาศล้วนส่งผลต่อคุณภาพอากาศภายในอาคาร แต่ในปีนี้ นักวิจัยค้นพบว่ามนุษย์เองก็มีผลกระทบเช่นกัน โดยการนำอาสาสมัคร 4 คนเข้าไปอยู่ในห้องควบคุมอุณหภูมิ ทีมวิจัยค้นพบว่าน้ำมันตามธรรมชาติบนผิวหนังของมนุษย์สามารถทำปฏิกิริยากับโอโซนในอากาศเพื่อสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340) เมื่อเกิดขึ้นแล้ว อนุมูลที่มีปฏิกิริยาสูงเหล่านี้สามารถออกซิไดซ์สารประกอบในอากาศและสร้างโมเลกุลที่อาจเป็นอันตรายได้ น้ำมันบนผิวหนังที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเหล่านี้คือสควาเลน ซึ่งทำปฏิกิริยากับโอโซนเพื่อสร้าง 6-เมทิล-5-เฮปเทน-2-โอน (6-MHO) จากนั้นโอโซนจะทำปฏิกิริยากับ 6-MHO เพื่อสร้าง OH นักวิจัยวางแผนที่จะต่อยอดงานวิจัยนี้โดยการตรวจสอบว่าระดับของอนุมูลไฮดรอกซิลที่เกิดจากมนุษย์เหล่านี้อาจแตกต่างกันไปอย่างไรภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน ในระหว่างนี้ พวกเขาหวังว่าผลการค้นพบเหล่านี้จะทำให้นักวิทยาศาสตร์ทบทวนวิธีการประเมินองค์ประกอบทางเคมีภายในอาคาร เนื่องจากมนุษย์มักไม่ถูกมองว่าเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษ
วิทยาศาสตร์ที่ปลอดภัยสำหรับกบ
เพื่อศึกษาถึงสารเคมีที่กบพิษขับออกมาเพื่อป้องกันตัวเอง นักวิจัยจำเป็นต้องเก็บตัวอย่างผิวหนังจากกบ แต่เทคนิคการเก็บตัวอย่างที่มีอยู่เดิมมักทำร้ายสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่บอบบางเหล่านี้ หรือแม้กระทั่งต้องทำการุณยฆาต ในปี 2022 นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีการเก็บตัวอย่างกบที่มนุษยธรรมมากขึ้น โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า MasSpec Pen ซึ่งใช้เครื่องมือเก็บตัวอย่างแบบปากกาเพื่อเก็บสารอัลคาลอยด์ที่อยู่บนหลังของกบ (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035) เครื่องมือนี้สร้างขึ้นโดย Livia Eberlin นักเคมีวิเคราะห์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน เดิมทีเครื่องมือนี้มีจุดประสงค์เพื่อช่วยศัลยแพทย์ในการแยกแยะระหว่างเนื้อเยื่อที่แข็งแรงและเนื้อเยื่อที่เป็นมะเร็งในร่างกายมนุษย์ แต่ Eberlin ตระหนักว่าเครื่องมือนี้สามารถใช้ศึกษาเกี่ยวกับกบได้หลังจากที่เธอได้พบกับ Lauren O'Connell นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับการเผาผลาญและการสะสมสารอัลคาลอยด์ของกบ
เครดิตภาพ: ลิเวีย เอเบอร์ลิน
ปากกาแมสสเปกโทรเมตรีสามารถเก็บตัวอย่างจากผิวหนังของกบพิษได้โดยไม่ทำอันตรายต่อสัตว์เหล่านั้น
เครดิต: วิทยาศาสตร์/Zhenan Bao
อิเล็กโทรดที่มีความยืดหยุ่นและนำไฟฟ้าได้ สามารถใช้วัดกิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อปลาหมึกได้
อิเล็กโทรดที่เหมาะสำหรับปลาหมึกยักษ์
การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชีวภาพอาจเป็นบทเรียนแห่งการประนีประนอม โพลิเมอร์ที่ยืดหยุ่นมักจะแข็งตัวขึ้นเมื่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าดีขึ้น แต่ทีมวิจัยที่นำโดย Zhenan Bao จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ได้คิดค้นอิเล็กโทรดที่ทั้งยืดหยุ่นและนำไฟฟ้าได้ โดยผสมผสานข้อดีของทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน จุดเด่นของอิเล็กโทรดนี้คือส่วนที่เชื่อมต่อกัน—แต่ละส่วนได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อนำไฟฟ้าหรืออ่อนตัวได้ เพื่อไม่ให้คุณสมบัติของส่วนอื่นขัดแย้งกัน เพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถ Bao ได้ใช้อิเล็กโทรดนี้กระตุ้นเซลล์ประสาทในก้านสมองของหนูและวัดกิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อปลาหมึก เธอได้นำเสนอผลการทดสอบทั้งสองที่การประชุม American Chemical Society ฤดูใบไม้ร่วงปี 2022
ไม้กันกระสุน
เครดิตภาพ: ACS Nano
เกราะไม้ชิ้นนี้สามารถต้านทานกระสุนได้โดยสร้างความเสียหายเพียงเล็กน้อย
ในปีนี้ ทีมวิจัยนำโดย หลี่ หุยเฉียว จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหัวจง ได้สร้างเกราะไม้ที่มีความแข็งแกร่งมากพอที่จะเบี่ยงเบนกระสุนจากปืนพกขนาด 9 มม. (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725) ความแข็งแกร่งของไม้มาจากแผ่นลิกโนเซลลูโลสสลับกับพอลิเมอร์ซิลิออกเซนที่เชื่อมโยงกัน ลิกโนเซลลูโลสต้านทานการแตกหักได้ดีเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนรอง ซึ่งสามารถสร้างใหม่ได้เมื่อแตกหัก ในขณะเดียวกัน พอลิเมอร์ที่อ่อนตัวได้จะแข็งแรงขึ้นเมื่อถูกกระแทก เพื่อสร้างวัสดุนี้ หลี่ได้รับแรงบันดาลใจจากปลาปิรารูคู ปลาในอเมริกาใต้ที่มีผิวหนังแข็งแกร่งพอที่จะทนต่อฟันที่คมกริบของปลาปิรันย่าได้ เนื่องจากเกราะไม้มีน้ำหนักเบากว่าวัสดุที่ทนต่อแรงกระแทกอื่นๆ เช่น เหล็ก นักวิจัยเชื่อว่าไม้ชนิดนี้อาจนำไปใช้ในด้านการทหารและการบินได้
วันที่โพสต์: 19 ธันวาคม 2022