Những phát hiện kỳ lạ này đã thu hút sự chú ý của các biên tập viên C&EN trong năm nay.
bởi Krystal Vasquez
BÍ ẨN PEPTO-BISMOL
Nguồn ảnh: Nat. Commun.
Cấu trúc của bismuth subsalicylate (Bi = màu hồng; O = màu đỏ; C = màu xám)
Năm nay, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Stockholm đã giải mã được một bí ẩn tồn tại cả thế kỷ: cấu trúc của bismuth subsalicylate, hoạt chất chính trong Pepto-Bismol (Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). Sử dụng phương pháp nhiễu xạ điện tử, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hợp chất này được sắp xếp thành các lớp hình que. Dọc theo trung tâm của mỗi que, các anion oxy xen kẽ nhau để liên kết ba và bốn cation bismuth. Trong khi đó, các anion salicylate liên kết với bismuth thông qua các nhóm carboxyl hoặc phenolic của chúng. Sử dụng các kỹ thuật kính hiển vi điện tử, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra sự khác biệt trong cách xếp chồng các lớp. Họ tin rằng sự sắp xếp không trật tự này có thể giải thích tại sao cấu trúc của bismuth subsalicylate lại khó giải mã đến vậy đối với các nhà khoa học trong thời gian dài.
Nguồn ảnh: Do Roozbeh Jafari cung cấp
Các cảm biến graphene được dán vào cẳng tay có thể cung cấp các phép đo huyết áp liên tục.
hình xăm huyết áp
Trong hơn 100 năm qua, việc theo dõi huyết áp thường được thực hiện bằng cách dùng một vòng bít bơm hơi siết chặt cánh tay. Tuy nhiên, một nhược điểm của phương pháp này là mỗi lần đo chỉ phản ánh một phần nhỏ tình trạng sức khỏe tim mạch của người đó. Nhưng vào năm 2022, các nhà khoa học đã tạo ra một loại “hình xăm” graphene tạm thời có thể liên tục theo dõi huyết áp trong nhiều giờ liền (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). Mảng cảm biến dựa trên carbon hoạt động bằng cách truyền các dòng điện nhỏ vào cẳng tay người đeo và theo dõi sự thay đổi điện áp khi dòng điện di chuyển qua các mô trong cơ thể. Giá trị này tương quan với sự thay đổi thể tích máu, mà thuật toán máy tính có thể chuyển đổi thành các phép đo huyết áp tâm thu và tâm trương. Theo một trong những tác giả của nghiên cứu, Roozbeh Jafari thuộc Đại học Texas A&M, thiết bị này sẽ cung cấp cho các bác sĩ một cách kín đáo để theo dõi sức khỏe tim mạch của bệnh nhân trong thời gian dài. Nó cũng có thể giúp các chuyên gia y tế loại bỏ các yếu tố ngoại lai ảnh hưởng đến huyết áp—như một lần khám bệnh căng thẳng.
CÁC GỐC TỰ DO DO CON NGƯỜI TẠO RA
Nhà cung cấp hình ảnh: Mikal Schlosser/TU Đan Mạch
Bốn tình nguyện viên ngồi trong một buồng điều hòa nhiệt độ để các nhà nghiên cứu có thể tìm hiểu xem con người ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà như thế nào.
Các nhà khoa học biết rằng các sản phẩm tẩy rửa, sơn và chất làm thơm không khí đều ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà. Năm nay, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng con người cũng có thể gây ra điều tương tự. Bằng cách đặt bốn tình nguyện viên vào trong một buồng điều khiển khí hậu, một nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các loại dầu tự nhiên trên da người có thể phản ứng với ozone trong không khí để tạo ra các gốc hydroxyl (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). Sau khi hình thành, các gốc tự do có tính phản ứng cao này có thể oxy hóa các hợp chất trong không khí và tạo ra các phân tử có khả năng gây hại. Loại dầu trên da tham gia vào các phản ứng này là squalene, phản ứng với ozone để tạo thành 6-methyl-5-hepten-2-one (6-MHO). Ozone sau đó phản ứng với 6-MHO để tạo thành OH. Các nhà nghiên cứu dự định sẽ tiếp tục nghiên cứu này bằng cách điều tra xem mức độ của các gốc hydroxyl do con người tạo ra có thể thay đổi như thế nào trong các điều kiện môi trường khác nhau. Trong khi đó, họ hy vọng những phát hiện này sẽ khiến các nhà khoa học xem xét lại cách đánh giá hóa học trong nhà, vì con người thường không được coi là nguồn phát thải.
KHOA HỌC AN TOÀN CHO ẾCH
Để nghiên cứu các chất hóa học mà ếch tiết ra để tự vệ, các nhà nghiên cứu cần lấy mẫu da từ chúng. Tuy nhiên, các kỹ thuật lấy mẫu hiện có thường gây hại cho những loài lưỡng cư mỏng manh này hoặc thậm chí cần phải an tử. Năm 2022, các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp nhân đạo hơn để lấy mẫu ếch bằng một thiết bị gọi là MasSpec Pen, sử dụng một dụng cụ lấy mẫu giống như bút để thu thập các alkaloid có trên lưng của chúng (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). Thiết bị này được tạo ra bởi Livia Eberlin, một nhà hóa học phân tích tại Đại học Texas ở Austin. Ban đầu, nó được thiết kế để giúp các bác sĩ phẫu thuật phân biệt giữa các mô khỏe mạnh và mô ung thư trong cơ thể người, nhưng Eberlin nhận ra rằng thiết bị này có thể được sử dụng để nghiên cứu ếch sau khi bà gặp Lauren O'Connell, một nhà sinh vật học tại Đại học Stanford, người nghiên cứu cách ếch chuyển hóa và tích lũy alkaloid.
Nguồn ảnh: Livia Eberlin
Bút đo phổ khối lượng có thể lấy mẫu da của ếch độc mà không gây hại cho chúng.
Nguồn: Khoa học/Zhenan Bao
Một điện cực dẫn điện có thể co giãn được dùng để đo hoạt động điện của các cơ bạch tuộc.
ĐIỆN CỰC PHÙ HỢP VỚI BẠCH TU�
Thiết kế thiết bị điện tử sinh học có thể là một bài học về sự thỏa hiệp. Các polyme dẻo thường trở nên cứng hơn khi tính chất điện của chúng được cải thiện. Nhưng một nhóm các nhà nghiên cứu do Zhenan Bao của Đại học Stanford dẫn đầu đã tạo ra một điện cực vừa co giãn vừa dẫn điện, kết hợp những ưu điểm tốt nhất của cả hai. Điểm nổi bật của điện cực này là các phần lồng ghép vào nhau—mỗi phần được tối ưu hóa để dẫn điện hoặc dẻo, sao cho không làm ảnh hưởng đến tính chất của phần khác. Để chứng minh khả năng của nó, Bao đã sử dụng điện cực này để kích thích các tế bào thần kinh trong thân não của chuột và đo hoạt động điện của cơ bạch tuộc. Cô đã trình bày kết quả của cả hai thử nghiệm tại hội nghị mùa thu năm 2022 của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.
GỖ CHỐNG ĐẠN
Nguồn ảnh: ACS Nano
Bộ giáp gỗ này có thể chống đạn với thiệt hại tối thiểu.
Năm nay, một nhóm các nhà nghiên cứu do Huiqiao Li thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung dẫn đầu đã tạo ra một loại giáp gỗ đủ mạnh để làm chệch hướng viên đạn bắn ra từ súng lục 9 mm (ACS Nano 2022, DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). Độ bền của gỗ đến từ các lớp xen kẽ của lignocellulose và polyme siloxane liên kết chéo. Lignocellulose chống lại sự gãy vỡ nhờ các liên kết hydro thứ cấp, có thể tái tạo khi bị đứt. Trong khi đó, polyme dẻo trở nên chắc chắn hơn khi bị va đập. Để tạo ra vật liệu này, Li đã lấy cảm hứng từ cá pirarucu, một loài cá Nam Mỹ có lớp da đủ cứng để chịu được hàm răng sắc như dao cạo của cá piranha. Vì giáp gỗ nhẹ hơn các vật liệu chịu va đập khác, chẳng hạn như thép, các nhà nghiên cứu tin rằng loại gỗ này có thể có ứng dụng trong quân sự và hàng không.
Thời gian đăng bài: 19/12/2022