لفتت هذه الاكتشافات الغريبة انتباه محرري مجلة C&EN هذا العام
بقلم كريستال فاسكيز
لغز بيبتو-بيسمول
المصدر: نات. كوميون.
بنية سابساليسيلات البزموت (Bi = وردي؛ O = أحمر؛ C = رمادي)
هذا العام، تمكن فريق من الباحثين من جامعة ستوكهولم من حل لغزٍ دام قرنًا من الزمان: بنية سابساليسيلات البزموت، المكون الفعال في دواء بيبتو-بيسمول (Nat. Commun. 2022، DOI: 10.1038/s41467-022-29566-0). باستخدام حيود الإلكترون، وجد الباحثون أن المركب مُرتب في طبقاتٍ عصوية الشكل. وعلى طول مركز كل عصوية، تتناوب أنيونات الأكسجين بين ربط ثلاثة وأربعة كاتيونات من البزموت. في الوقت نفسه، ترتبط أنيونات الساليسيلات بالبزموت من خلال مجموعاتها الكربوكسيلية أو الفينولية. وباستخدام تقنيات المجهر الإلكتروني، اكتشف الباحثون أيضًا اختلافات في تكديس الطبقات. ويعتقدون أن هذا الترتيب غير المنتظم قد يُفسر سبب تمكن بنية سابساليسيلات البزموت من إفلات العلماء من الحل طوال هذه المدة.
حقوق الصورة: بإذن من روزبه جعفري
يمكن لأجهزة استشعار الجرافين الملتصقة بالساعد أن توفر قياسات مستمرة لضغط الدم.
وشم ضغط الدم
لأكثر من مئة عام، كان قياس ضغط الدم يتم عبر ضغط الذراع بجهاز قياس ضغط قابل للنفخ. إلا أن أحد عيوب هذه الطريقة هو أن كل قياس لا يمثل سوى لمحة سريعة عن صحة القلب والأوعية الدموية. ولكن في عام 2022، ابتكر العلماء "وشمًا" مؤقتًا من الجرافين، قادرًا على مراقبة ضغط الدم باستمرار لعدة ساعات متواصلة (Nat. Nanotechnol. 2022, DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w). يعمل هذا الجهاز، المصنوع من الكربون، عن طريق إرسال تيارات كهربائية صغيرة إلى ساعد المستخدم، ومراقبة تغير الجهد الكهربائي أثناء مرور التيار عبر أنسجة الجسم. ترتبط هذه القيمة بتغيرات حجم الدم، والتي يمكن لخوارزمية حاسوبية ترجمتها إلى قياسات ضغط الدم الانقباضي والانبساطي. بحسب أحد مؤلفي الدراسة، روزبه جعفري من جامعة تكساس إيه آند إم، فإن الجهاز سيوفر للأطباء طريقة غير مزعجة لمراقبة صحة قلب المريض على مدى فترات طويلة. كما يمكن أن يساعد الأطباء على استبعاد العوامل الخارجية التي تؤثر على ضغط الدم، مثل زيارة الطبيب المجهدة.
الجذور الحرة التي يولدها الإنسان
المصدر: ميكال شلوسر/ تي يو الدنمارك
جلس أربعة متطوعين في غرفة يتم التحكم في مناخها حتى يتمكن الباحثون من دراسة كيفية تأثير البشر على جودة الهواء الداخلي.
يعلم العلماء أن منتجات التنظيف والدهانات ومعطرات الجو تؤثر جميعها على جودة الهواء الداخلي. وقد اكتشف باحثون هذا العام أن البشر يؤثرون عليها أيضاً. فمن خلال وضع أربعة متطوعين داخل غرفة مُحكمة المناخ، اكتشف فريق بحثي أن الزيوت الطبيعية الموجودة على بشرة الإنسان تتفاعل مع الأوزون في الهواء لتُنتج جذور الهيدروكسيل (OH) (Science 2022, DOI: 10.1126/science.abn0340). وبمجرد تكوّنها، تستطيع هذه الجذور شديدة التفاعل أكسدة المركبات المحمولة جواً وإنتاج جزيئات قد تكون ضارة. زيت البشرة الذي يشارك في هذه التفاعلات هو السكوالين، الذي يتفاعل مع الأوزون لتكوين 6-ميثيل-5-هيبتين-2-ون (6-MHO). ثم يتفاعل الأوزون مع 6-MHO لتكوين OH. ويعتزم الباحثون البناء على هذا العمل من خلال دراسة كيفية اختلاف مستويات جذور الهيدروكسيل التي يُنتجها الإنسان في ظل ظروف بيئية مختلفة. وفي الوقت نفسه، يأملون أن تدفع هذه النتائج العلماء إلى إعادة التفكير في كيفية تقييمهم للكيمياء الداخلية، حيث لا يُنظر إلى البشر في كثير من الأحيان على أنهم مصادر للانبعاثات.
العلوم الآمنة للضفادع
لدراسة المواد الكيميائية التي تفرزها الضفادع السامة للدفاع عن نفسها، يحتاج الباحثون إلى أخذ عينات من جلد هذه الحيوانات. إلا أن تقنيات أخذ العينات الحالية غالبًا ما تُلحق الضرر بهذه البرمائيات الحساسة، أو حتى تتطلب قتلها الرحيم. في عام 2022، طوّر العلماء طريقة أكثر إنسانية لأخذ عينات من الضفادع باستخدام جهاز يُسمى MasSpec Pen، وهو عبارة عن أداة تشبه القلم لالتقاط القلويدات الموجودة على ظهر الحيوانات (ACS Meas. Sci. Au 2022, DOI: 10.1021/acsmeasuresciau.2c00035). وقد ابتكرت هذا الجهاز ليفيا إيبرلين، وهي كيميائية تحليلية في جامعة تكساس في أوستن. كان الهدف الأصلي من ذلك هو مساعدة الجراحين على التمييز بين الأنسجة السليمة والسرطانية في جسم الإنسان، لكن إيبرلين أدركت أنه يمكن استخدام الجهاز لدراسة الضفادع بعد أن التقت بلورين أوكونيل، وهي عالمة أحياء في جامعة ستانفورد تدرس كيفية استقلاب الضفادع للقلويدات وعزلها.
حقوق الصورة: ليفيا إيبرلين
يمكن لقلم مطياف الكتلة أخذ عينات من جلد الضفادع السامة دون إلحاق الضرر بالحيوانات.
الائتمان: العلوم / زينان باو
يمكن استخدام قطب كهربائي مرن وموصل لقياس النشاط الكهربائي لعضلات الأخطبوط.
أقطاب كهربائية مناسبة للأخطبوط
قد يكون تصميم الإلكترونيات الحيوية درسًا في التوفيق بين الخصائص. فغالبًا ما تصبح البوليمرات المرنة صلبة مع تحسن خصائصها الكهربائية. لكن فريقًا من الباحثين بقيادة زينان باو من جامعة ستانفورد ابتكر قطبًا كهربائيًا يتميز بالمرونة والتوصيلية، جامعًا بذلك أفضل ما في كلا المجالين. وتكمن الميزة الأبرز لهذا القطب في أقسامه المتشابكة، حيث صُمم كل قسم ليكون إما موصلًا أو مرنًا، دون أن يؤثر ذلك سلبًا على خصائص القسم الآخر. ولإثبات قدراته، استخدمت باو القطب لتحفيز الخلايا العصبية في جذع دماغ الفئران وقياس النشاط الكهربائي لعضلات الأخطبوط. وعرضت نتائج كلا الاختبارين في اجتماع خريف 2022 للجمعية الكيميائية الأمريكية.
خشب مضاد للرصاص
حقوق الصورة: ACS Nano
يمكن لهذا الدرع الخشبي صد الرصاص بأقل قدر من الضرر.
هذا العام، ابتكر فريق من الباحثين بقيادة هويكياو لي من جامعة هوا تشونغ للعلوم والتكنولوجيا درعًا خشبيًا قويًا بما يكفي لصدّ رصاصة من مسدس عيار 9 ملم (ACS Nano 2022، DOI: 10.1021/acsnano.1c10725). يستمد الخشب قوته من طبقاته المتناوبة من اللجنين السليلوزي وبوليمر السيلوكسان المتشابك. يقاوم اللجنين السليلوزي التصدع بفضل روابطه الهيدروجينية الثانوية، التي يمكن أن تتشكل من جديد عند انكسارها. في الوقت نفسه، يصبح البوليمر المرن أكثر صلابة عند تعرضه للضرب. استلهم لي فكرة ابتكار هذه المادة من سمكة البيراروكو، وهي سمكة من أمريكا الجنوبية تتميز بجلدها المتين الذي يتحمل أسنان سمكة البيرانا الحادة. ونظرًا لأن الدرع الخشبي أخف وزنًا من المواد الأخرى المقاومة للصدمات، مثل الفولاذ، يعتقد الباحثون أن هذا الخشب قد يكون له تطبيقات عسكرية وجوية.
تاريخ النشر: 19 ديسمبر 2022