これらの奇妙な発見は今年C&EN編集者の注目を集めた。
クリスタル・バスケス
ペプト・ビズモールの謎
クレジット: Nat. Commun.
次サリチル酸ビスマスの構造（Bi = ピンク、O = 赤、C = 灰色）
今年、ストックホルム大学の研究チームは、ペプトビズモルの有効成分である次サリチル酸ビスマスの構造という、100年来の謎を解明しました（Nat. Commun. 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0）。電子回折法を用いて、研究者たちはこの化合物が棒状の層状に配列していることを発見しました。各棒の中心に沿って、酸素アニオンが3個または4個のビスマスカチオンを交互に架橋しています。一方、サリチル酸アニオンは、カルボキシル基またはフェノール基を介してビスマスに配位しています。研究者たちは電子顕微鏡技術を用いて、層の積層構造にも変化があることを発見しました。この不規則な配列が、次サリチル酸ビスマスの構造が長らく科学者の手に負えなかった理由を説明できるのではないかと研究者たちは考えています。
クレジット: ルーズベ・ジャファリ提供
前腕に貼り付けたグラフェンセンサーは、継続的な血圧測定を可能にします。
血圧タトゥー
100年以上もの間、血圧測定は腕に膨張式カフを巻き付けることを意味していました。しかし、この方法の欠点は、各測定値が心血管の健康状態のほんの一部しか表せないことです。しかし2022年、科学者たちは、一度に数時間にわたって血圧を継続的に測定できる一時的なグラフェン「タトゥー」を開発しました（Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w）。この炭素ベースのセンサーアレイは、装着者の前腕に微弱な電流を送り、電流が体組織を通過する際に電圧がどのように変化するかを監視することで動作します。この値は血液量の変化と相関しており、コンピューターアルゴリズムによって収縮期血圧と拡張期血圧の測定値に変換できます。研究著者の一人であるテキサスA&M大学のルーズベ・ジャファリ氏によると、このデバイスは医師に患者の心臓の健康状態を長期間にわたってモニタリングするための、目立たない方法を提供するという。また、血圧に影響を与える外来要因、例えばストレスの多い診察などを排除するのにも役立つ可能性がある。
人間が生み出した過激派
クレジット: Michael Schlosser/TU デンマーク
4人のボランティアが温度・湿度管理された部屋に座って、人間が室内の空気の質にどのような影響を与えるかを研究者が研究した。
科学者たちは、洗剤、塗料、芳香剤などがすべて室内の空気質に影響を与えることを知っています。そして今年、研究者たちは人間にも影響を与える可能性があることを発見しました。研究チームは、4人のボランティアを気候制御された部屋に入れ、人の皮膚の天然オイルが空気中のオゾンと反応してヒドロキシル（OH）ラジカルを生成することを発見しました（Science 2022、DOI：10.1126/science.abn0340）。生成されると、これらの反応性の高いラジカルは空気中の化合物を酸化し、潜在的に有害な分子を生成する可能性があります。これらの反応に関与する皮膚のオイルはスクアレンで、オゾンと反応して6-メチル-5-ヘプテン-2-オン（6-MHO）を生成します。その後、オゾンは6-MHOと反応してOHを生成します。研究者たちは、この研究を基に、人為的に生成されるヒドロキシルラジカルのレベルがさまざまな環境条件下でどのように変化するかを調べる予定です。一方、人間は排出源としてはあまり見なされていないため、今回の研究結果によって科学者らが室内の化学物質を評価する方法を考え直すことを期待している。
カエルに安全な科学
毒カエルが身を守るために排泄する化学物質を研究するには、研究者はカエルの皮膚サンプルを採取する必要があります。しかし、既存の採取方法では、これらの繊細な両生類に悪影響を与えたり、安楽死させなければならない場合も少なくありません。2022年、科学者たちは「MasSpecペン」と呼ばれる装置を用いて、より人道的な方法でカエルのサンプルを採取する方法を開発しました。この装置は、ペン型のサンプラーでカエルの背中に存在するアルカロイドを採取します（ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035）。この装置は、テキサス大学オースティン校の分析化学者であるリヴィア・エバーリン氏によって開発されました。この装置はもともと、外科医が人体の健康な組織とがん組織を区別するのを助けるためのものだったが、スタンフォード大学の生物学者でカエルがアルカロイドを代謝し隔離する仕組みを研究しているローレン・オコネル氏と出会った後、エバーリン氏はこの装置がカエルの研究にも使えることに気づいた。
クレジット: リヴィア・エベルリン
質量分析ペンは、動物に害を与えることなく毒カエルの皮膚のサンプルを採取することができます。
クレジット: Science/Zhenan Bao
伸縮性のある導電性電極はタコの筋肉の電気活動を測定できます。
タコに適した電極
バイオエレクトロニクスの設計は、妥協の連続です。柔軟なポリマーは、電気特性が向上するにつれて硬くなることがよくあります。しかし、スタンフォード大学のジェンナン・バオ氏率いる研究チームは、伸縮性と導電性を兼ね備え、両方の長所を兼ね備えた電極を開発しました。この電極の最大の特徴は、連結されたセクションです。各セクションは、互いの特性を阻害しないように、導電性または可鍛性のいずれかに最適化されています。その性能を実証するため、バオ氏はこの電極を用いてマウスの脳幹のニューロンを刺激し、タコの筋肉の電気活動を測定しました。彼女は、アメリカ化学会2022年秋季会議で、両方の試験結果を発表しました。
防弾木材
クレジット: ACS Nano
この木製の鎧は、最小限のダメージで弾丸をはじくことができます。
今年、華中科技大学の李慧喬氏が率いる研究チームは、9ミリリボルバーの弾丸を弾くほどの強度を持つ木製装甲を開発した（ACS Nano 2022、DOI: 10.1021/acsnano.1c10725）。この木材の強度は、リグノセルロースと架橋シロキサンポリマーの交互シートから生まれる。リグノセルロースは、切断されても再形成できる二次水素結合のおかげで破壊に耐える。一方、柔軟なポリマーは打撃を受けるとより頑丈になる。この素材を開発するにあたり、李氏はピラニアの鋭い歯にも耐えられるほど丈夫な皮膚を持つ南米の魚、ピラルクからヒントを得た。この木製装甲は鋼鉄など他の耐衝撃性材料よりも軽量であるため、研究者たちはこの木材が軍事や航空に応用できると考えている。
投稿日時: 2022年12月19日