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2023年9月

食品、ヘルスケア工業では

 シリカ(SiO2)の微小粒子を様々なかたちで利用している。例えばアモルファスになったシリカは、粉の食品、化粧品、スキンケア製品が塊になるのを防ぐ凝固防止剤であり、米国FDAも承認している。さらに薬物送達や造影剤の運び屋としても使われる。このように広く利用されているにも関わらずシリカは完全に不活性ではないかもしれないことが報告された[1]。研究者らは、市販のシリカ粒子をL-システイン、グルタチオンやD-ペニシリンアミンの水溶液に加えた。これを暗所室温で24時間保存したところ、かなり酸化反応が進行していることがわかった。酸化反応は放置時間に従って進行し、さらに大きな表面積を有する粒子の場合、より酸化が進行した。量子計算の結果から研究者らは、酸化はシリカ表面にあるシロキシラジカル(SiO•)が促進すると類推している。低いレベルのグルタチオンは、酸化ストレスを引き起こし、DNAや細胞膜を損傷し得る。さらに他のタイプの健康リスクの可能性も含めて、シリカの反応性のさらなる調査が必要である。

 シリカの理解も深めたい。これはそのはしりか。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 11, p. 5.

DOI: 10.1073/pnas.2304735120

23.9.30

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イノシシはかつて

 ドイツやオーストリアではご馳走だった。それが1986年チェルノブイリ原子力発電所がメルトダウンし、放射性廃棄物が欧州全体に広がって肉に残存して以降、ほとんどがメニューから消えた。その後数十年の間に、別の動物に含まれる放射線レベルは低下してきたが、イノシシの場合はなぜがそのレベルが保たれていた。今回この謎の一端を研究者らは明らかにした[1]。研究者らはドイツ・バイエルンで集められたイノシシの肉のサンプルのセシウム-135とセシウム-137の比を特定した。同位体が生成する系を考えると、原子炉から放出されたCs-135とCs-137の比は小さい傾向にある。一方で研究者らは、低い値と高い値の両方を観測したため、汚染の一部は1950年代から1970年代に大気中で試験された兵器に由来していることを見つけた。セシウムが土壌の中で低減するには時間を要するため、トリュフと呼ばれる植物の根を愛するイノシシは、植物の表面を食べる動物より、多くの汚染を摂取している可能性が高い。さらにチェルノブイリ汚染は未だトリュフには到達しておらず、何年も要するとのことである。

 イノシシの胃の心配もお願いです。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 11, p. 5.

DOI:10.1021/acs.est.3c03565

23.9.29

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バッタは

 孤独な生活を好む。ただし大雨が降った時には、キリギリスは集まって巨大な群れをつくり、これが牧場や田畑を破壊する。これまで数十年に渡り研究者らは、数百万のバッタが集まり群れをつくるのはなぜかについて研究を行なっていた。2020年中国化学会の研究者らは、4-ビニルアニソール(4-VA)と呼ばれるフェロモンを同定した。これが近傍のバッタを引き寄せて群れになることを明らかにした。さらに今回同じ研究グループは、4-VAがバッタ類の間の社会的な相互作用を増加させることも見つけた[1]。研究者らは実験室にあるカゴの中で4-VAのあるなしによるバッタの振る舞いを観察した。その結果、4-VAがあってバッタに囲まれていると、単独行動をするバッタは24時間以内に社交的になった。一方で4-VAがない場合には同様な特徴を示すのに少なくとも48 hを必要とした。すなわち4-VAは社会的振る舞いを促していることが示された。ちなみにこの4-VAを生産する能力を操作できると、バッタの異常発生を制御できるかもしれない。

 バッタとばったり出会っても、いばったりはしないで下さい。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 11, p. 5.

DOI: 10.1073/pnas.2306659120

23.9.28

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ある特定の(sp3)C-H結合の活性化は

 挑戦的なテーマの一つである。これを達成するために、アミド基やカルボキシル基が配向基として利用されてきた。それに対して水酸基は、Pdに対する配位力は弱く、配位したとしても柔軟性が大きすぎて配向基としての役割を果たすことが難しかった。その中今回、水素結合によって水酸基と金属との結合を強化できる配位子とPdとの組合せが報告された[1]。これによって得られた錯体は、柔軟性を持たず、鍵となる遷移状態のエネルギーも下げることができた。これは酵素と基質の相互作用に類似して、強い結合ひとつと複数の弱い結合が含まれている。試した配位子の中では、N-アシルスルホンアミドが最も効果的だった。配位子の真ん中にある二つの窒素原子はPdに配位し、スルホンアミドの中にある酸素は基質の水酸基と水素結合を形成した。その結果、水酸基が結合する炭素原子から4つ目の炭素が形成するC-H結合が切断されて、C-C結合形成が進行した。反応の有効性はシクロブチル基とベンジル基を有する様々な基質で実証されている。

 配位は、スルホンアミドがするもんなあ。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 11, p. 4.

DOI:10.1038/s41586-023-06485-8

23.9.27

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徳川光圀公

 家来の家で密かに生まれた。藩主の側室らしい女性の子で、女性は堕胎を命じられていたためである。その家来は三木家である。その後光圀が世継ぎになり、二代目藩主となって、大日本史の編纂、地域の水道工事などを命じた。一方で三木家、何代も後の子孫が大阪に出向いた。その折、道端で二股ソケットを販売していた若者に出会った。後の松下電器産業の創業者である松下幸之助である。ただ二股ソケットの売れ行きは芳しくない様子。それでもその若者の将来性を見抜いた三木氏は、若者に融資し、若者はそれで事業を拡大していった。財を成した松下氏は「誰でも楽しめる番組の提供を」ということで、ナショナル劇場をスポンサーした。1968年頃、光圀が関わる物語「水戸黄門」がテレビで放映される計画が立ち上がった。三木氏に恩義を感じていた松下氏、そのスポンサーとして名乗りを上げ、水戸黄門はナショナル劇場として放映された。というお話を、懇親会の冒頭で市長からお聞きした。

 乾杯の準備が整ったところで、普通通りに「乾杯」だった。バモスとはならずに。

 水戸黄門、こうもん有名なられるとは。

23.9.26

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イグノーベル賞2023の

 続編である[1]。昔話のエキスパートの人の精神活動に関する研究でA. M. Garcia先生はコミュニケーション賞を受賞[2]。医学賞は、人の鼻の穴それぞれの中の毛の研究をおこなったカリフルニア大学アーバイン校の研究チームに与えられた[3]。20の遺体で、鼻の穴の中の毛の数と長さを測定した。その結果鼻孔にはおよそ120本の鼻毛があり、それぞれ0.81から1.035 cmの長さだった。明治大学の宮下先生と東京大学の中村先生らの、電気を流したお箸やストローがどのように食べ物の味を変化させるかに関する2011年3月に発表した成果[4]が栄養学賞に至った。教育学賞は、教師と生徒の退屈に関する詳細な研究者であるC. S. Chan先生に、また生理学賞は、1969年ニューヨーク市立大学に在籍していた3名の先生に送られた。先生らは、街で、知らないけど上を見ている人を見て、どれだけの人が立ち止まるかの実験を行なっていた[5]。最後に物理学賞は、海水が混ざるとどの程度カタクチイワシの性的行動に影響するかを研究した[6]サウサンプトンビエット・フェルナンデス・カストロ大学のチームが得た。

 イグノーベル賞、来年はどこに行くの?述べることはできない。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 18, p. 40.

[2] DOI: 10.1038/s41598-020-67551-z

[3] DOI: 10.1016/j.jaad.2020.06.902

[4] DOI: 10.1145/1959826.1959860

[5] DOI: 10.1111/bjep.12549

[6] DOI: 10.1037/h0028070

23.9.25

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2023年イグノーベル賞の祝賀会が

 9月14日バーチャルで行われた[1]。今回化学賞と地質学賞の両方を授与されたJ. Zalasiewicz先生は、2017年に公開した「Eating Fossils(化石を食べる)」というエッセイで、化石の表面を湿らせると、化石や鉱物の食感が、乾いた表面からの微小な反射や屈折で失われるのではなくて、際立つようになることを述べていた[2]。機械工学賞の受賞者D. J. Preston先生は、死んだクモを生き返られて、機械的にしっかり掴める道具をつくって使った。クモ恐怖症の人を怖がらせる実験では、生き返ったクモを使って他のクモを持ちあげた[3]。スタンフォード大学のS.-m. Park 先生は、尿検査用の棒、排便分析のコンキュータービジョンシステム、識別カメラと一対になった肛門センサー、人の排泄物をモニターして迅速に分析する通信リンクを組合せたデバイス「3」で公衆衛生賞を授与された。既視感は奇妙だけど聞き覚えのある現象である。それに対して頻繁に経験してもそれが馴染まない未視感に関する著作でC. J. A. Moulin先生らのグループは文学賞を受賞した[4]。

 鉱物が好物の人もいるのや。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 18, p. 40.

[2] DOI: 10.1002/advs.202201174  

[3] DOI: 10.1126/scitranslmed.abk3489

[4] DOI: 10.1080/09658211.2020.1727519

23.9.24

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氷河考古学は

 急成長の研究分野である。それは高い山の氷が融けることによって、工芸品や過去の秘密を見つけ出すことも含まれる。例年8月から9月にかけてノルウェー・インランデをベースに、高地へトレッキングする。Secrets of Iceと呼ばれるプロジェクトだ。標高およそ2000 m、傾斜角30 °浮石の上を移動。何年もかけたこのプロジェクトで、思わぬものが発見された[1]。それらは、5700から6200年前の矢を初めとする多くの矢、ルーン文字で書かれた碑文のあるステッキ、3300年前の完全な形の弓、先史時代のスキーの板、1600から1800年前のチュニック(衣服の一種)、織物のミトン、昔の馬ふん。これらの発見は、以前考えられていたよりも幅広く、人は高地を利用していたことを示し、これらを通して、当時の生活を垣間見ることができる。研究者の一人のお気に入りの発見は、先の尖っていない西暦600年頃の長さ26 cmの矢である。これはおそらく子供の弓矢の練習用のもので、当時の人と今が繋がっていることを感じることもできた。

 高地での作業、高賃金なのでしょうか。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 4, p. 39.

DOI:10.1080/00934690.2021.2012330

23.9.23

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エジプト王家の谷にある

 かめで見つかったSenetnayという名の高貴な女性の3500年前の遺跡の分析では、一般にその時代に死体の防腐処理に使われていたものよりも複雑な成分を見つかった[1]。通常の植物油、動物脂、蜜ろう、瀝青などに加えて、地中海やアジアで成長した木から得られる良い香りの樹脂である。これはSenetnayの高貴さを表すとともに、エジプト人は以前考えられていたよりももっと前から遠い場所とつながっていたことを示唆している。化合物の一つは、おそらく北地中海で育つ針葉樹であるカラマツの樹脂である。さらに南あるいは南東アジア由来の、フタバガキ科の樹木から採れる樹脂であるダンマーだった。これらは別のミイラ化されたものからも見つかっているが、それらはその後の時代のものである。ダンマーが見つかったことは長距離交易が、以前の考えよりも1000ほど古くには始まっていたことを示している。なおこれらは、お墓から採取した小片を、質量分析をはじめとする装置を駆使して行われた。

 謎について、ダンマーは、黙ったままである。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 4, p. 9.

DOI: dx.doi.org/10.1038/s41598-023-39393-y

23.9.22

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分子構造をベースに

 分子の匂いを予測することは難しい。そこで研究者らは、分子に適した機械学習であるグラフニューラルネットワークに着目した[1]。そこでは、それぞれの原子の原子価、電荷、水素数、共鳴、結合次数や芳香族性のような分子構造から得られる情報を捉えたデータを使う。次にこのデータが入力されたおよそ5000の分子を「フルーティー、草のような、チーズのような」という匂いの指標に分類した。ついでこのデータをニューラルネットワークが学習できるように入れ込んだ。その結果、ニューラルネットワークは、匂いを体系化するカラフルな2Dマップを作成した。さらに入力した分子とは異なる新たな分子400を用いて、このモデルの予測が妥当であるかを検証した。その出力と訓練された人の嗅覚師の判断とが比べられ、モデルの方が人よりも信頼性が高かった。もし匂いを定量化できれば、疾病の診断、より甘味のある作物の栽培、猫のトイレの悪臭をマスクできる芳香の特定へも応用できる。さらに今回の成果は、人はなぜ特定の香りに惹かれるのかに関する知見を得るきっかけでもある。

 匂いに追い風、よき香りなり。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 4, p. 9.

DOI:10.1126/science.ade4401

23.9.21

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電気化学による

 有機反応に着目していた企業と大学の研究者らは水素を用いた反応系を開発した[1]。水素は、還元を担う亜鉛のような金属と同様に二電子を放出しH+も与える。ただ金属に比べると水素の方が環境調和である。実際に燃料電池はこのプロセスを経て水を与えるが、ここでは電子を異なる求電子剤に注入する。研究者らが用いた反応器にはチャンバーが二つあり膜で仕切られている。アノード部分では、水素がアントラキノン-2-スルホン酸塩(AQS)を還元する。還元されたAQS分子は二電子をセルの配線に入れ込む。これでエネルギーが充填され、Ni触媒がカソードチャンバーでカップリング反応を進行させる。反応系に自由になったプロトンがあると爆発の可能性があるため研究者らは、炭酸リチウムを塩基としてアノードチャンバーに加えた。リチウム塩は電解液として、H+ではなくてLi+がチャージのバランスをとっている。この装置を使って、抗うつ剤であるロリプラムを1 gスケールで、また紅斑性狼瘡の医薬品候補であるセネリモド(cenerimod)の前駆体を100 gスケールで合成した。なお今回の成果は違った領域のスペシャリストの連携でなし得たものであるとのことである。

 チャンバー二つ、でもチャンバラはしない。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 4, p. 8.

DOI: 10.1038/s41586-023-06534-2

23.9.20

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ベンゾジアゼピン(BZDs)は

 ガン患者の不安を軽減させるために処方される薬である。それに関する新しいデータが公開された[1]。BZDsの一つであるロラゼパムを処方された膵臓ガンの患者は、されなかった患者に対して、再発率は3.83倍で、BZDsのうちアルプラゾラムの場合にはこの可能性は低下していた。そこで研究者らは膵臓ガンのマウスモデルにロラゼパムを投与した。その結果、ガンの微環境が変化し、ガンは化学療法に対して抵抗性を示した。研究者らはここで、GPR68と呼ばれるG-タンパク質共役型の受容体に注目した。GPR68は通常、腫瘍の微環境にいる細胞である線維芽細胞で発現する。さらに活性化されるとサイトカインIL-6が多く発現しこれが、微環境では炎症を促進し、腫瘍の進行と関連する。研究者らは他のガンの場合についても調査し、ロラゼパムと負の効果との関連があることを見つけた。ただ今回は一箇所のガンセンターのデータであることや調べた数も限られていることからさらに詳細の調査が必要である。

 膵臓の働きも、すごいぞう。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 4, p. 7.

DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-23-0547

23.9.19

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インドネシアインドネシア

 オランダ領だったところを日本軍が占領し、第二次世界大戦が終わる頃まで支配していた。2022年の総人口はおよそ2億7200万人、いずれ3億人に達する。しかも日本と違って生産年齢人口の割合が50%を超える。1万を超える島からなり、それらは赤道の北側と南側にある。今回訪ねたバリ島は南半球にあって日本よりも赤道に近い。「暑かったでしょう」と聞かれるところだ。確かにデンバサールは海も近く昼間は蒸している。もっとも発表会場の冷やし具合は米国なみだった。また日が落ちると過ごしやすい場に変わる。仕事を終えた人たち(おそらく)がビーチに集い、海に沈む夕日にくつろぐ。今回の国際会議であるICPAC 2023 Bariが閉会して日本に戻った。飛行機からボーディング・ブリッジに移動した瞬間「暑っ」と感じた。東南アジアの空港に降り立った時の感覚である。ニュースは日本の残暑の厳しさを伝える。でも車窓から見える雲は、お盆の頃の雲、真夏の雲だった。

 ちなみにICPAC2024はモンゴル開催とのこと。文言を考えましょうか。

23.9.18

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タマンアユン寺院

 17世紀に建立されたムングウィ王国の国寺。世界文化遺産に指定されている。境内に観光客は入ることはできないものの、その外周から中を見学することができる遊歩道がある。言うほどには時間がかからないものの、境内にあるたくさんの塔、十重の塔のようなものが目を惹きつけた。インドネシアヒンドー教の寺院、インドのそれとは少し違う。仏教も混じった感があった。バリの神話に登場するというヒョウに似た生き物Barongにも挨拶をしてここを出た。ついで島の中西部にあるタナロット寺院に移動。こちらもインドネシアヒンドー教の寺院で、海に建てられている。この日、海岸には激しい波が打ち寄せ、何度も水飛沫が上がっていた。「モンサンミッシェルのインドネシア版」と言う表現、フランス人に受けた。ただ実際に寺院にお参りすることはできなかった。それでも海岸の絶景に圧倒された。途中ニシキ蛇(多分)を首にまいている人がいた。一緒に写ろうと、観光客に勧めていた。

 2 mほどあるその蛇、ヘビーだったに違いない。

23.9.17

 

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ICPAC Bari 2023

 日本の参加登録者はおよそ170名とのこと、ただzoom参加の方も多くて、現地に出向かれた方は多くはない。一方今回は中国から多くの方が参加された。それでも当初はお誘いして参加の意向を示されたものの、諸般の事情でキャンセルされた方も多かったらしい。その結果25名ほどがこの地に集い自分の化学を発表された。その発表内容の凄さに圧倒された。化学に没頭し、成果をIFの高い雑誌に掲載する。もし国別のランキングを考えるとすれば、日本は相当にビハインドだという確信を得てしまった。それでも自分が声をかけると、先生方からの溢れ出る敬意を感じた。中には名刺にある名前を見て、「リンとセレンを含んだ化合物の化学の先生ですよねえ、学生時代にその美しい化学を勉強させてもらいました」と言う先生がおられたのは衝撃だった。懇親会、カラオケ大会になって、マレーシアからの参加者はもとより、中国の先生もマイクを握っていた。

 Bariで頑張りました。

23.9.16

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岡田監督、有難うございました

 広島との三連戦を三連勝して、もしやと思った。12日からはICPAC 2023 Bariに参加するため日本にいない。その間に優勝してしまうかも。「そらしてしまうで」という言葉に、でもその瞬間を見たいんです。という思いで学会参加。巨人との初戦、空港で途中経過を逐次見た。勝っちゃった。第二戦目、コンファレンスが終わる前にゲーム開始。部屋に戻ったらサトテルのグランドスラム。悟ってる姿が格好いい。でM1になったこの日、溢れるYahooニュースを見てコンファレンスに参加。でも誰も野球の話はしない。部屋に戻るまでの間、卒業生からのライン情報。ついに最終回。巨人坂本のホームランに続いてランナーが3塁に到達すれども1点差を守ってアレが封印された。その瞬間をどこかで見ることはできないかとネット検索。文字情報や動画を見て一人祝杯。背番号24横田慎太郎選手と共に岩崎選手が胴上げされたといいう記事に、思わず涙が溢れてしまった。

 これでみんな、優勝 って言うでしょう。

23.9.15

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北極圏のスバルバード

 この地のPFASレベルの高さに研究者らは警告を発している[1]。スバルバードの北極グマのPFASレベルは、中国のフッ素化学工場の近くに住む人のレベルとほぼ同等である。これはPFAS問題がいかに遠くまで拡大しているかを示している。スバルバードには小さな炭鉱と空港しかないため化合物は別の場所から飛来してきているはずである。それに対して研究者の一人は以下のように考えている。これまで数十年間、北極は半永久的に残る有機汚染物質、水銀やマイクロプラスチックの溜まり場だった。これらは低い緯度の場所から移動してここでトラップされていた。ただこの環境のダイナミクスを気候変動が変化させている。長い間凍っていた永久凍土層、氷河や海の氷が融け始め、そこに留まっていた化合物が海洋や陸地に放たれている。研究者らは2030年の夏、北極の氷がなくなることを予測している[2]。北極の将来を理解するためには、汚染物質の移動と気候変動の相互作用を見る必要がある。ただグローバルな気候変動が加速する中、災害を止めるための時間は限られている。

 北極で、難局だ!

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 28, p. 28.

DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.161830

[2] DOI: 10.1038/s41467-023-38511-8

23.9.14

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シクロプロパン環は

 ぜんそく、乾癬やCOVID-19を含む医薬品の骨格である。ただこの歪みの大きな環を導く方法は限定的で、ジアゾ化合物のような有害な化合物を用いる必要もあった。その中、それを導く新たな方法が開発された[1]。アルケンと1,3-ジカルボニル化合物のような活性メチレン誘導体を光照射下で反応させる。ここで用いる反応剤は空気に敏感ではなく安定である。酸素が中間体の酸化剤として作用し、触媒量のヨウ素も必要である。カルベンや金属カルベノイドを用いるこれまでの反応とは異なり、ここでの反応は青色光が開始させる一電子移動を経て進行する。基質として、様々な一及び二置換アルケンを利用できる一方で、ジエンやスチレンは使えない。さらにメチレン上に電子求引性置換基があっても進行する。構築できたシクロプロパン環のさらなる修飾方法も開発されている。研究者らはこの方法を別のタイプのアルケン官能基化反応へも拡大すること、またこの反応そのものを学生実験のプログラムに組み込み、いかに便利であるかを示したいとしている。 

学生実験、誠実に。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 28, p. 7.

DOI: 10.1126/science.adg3209

23.9.13

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MOFsの合成に関する

 原著論文とそのsupporting informationから26000以上のパラメーターをプログラムは抽出した[1]。ついで訓練すると、MOFsの調製について迅速にかつ正確に答えることができる。チャットGPTモデルは、MOFに関する数百の論文から、体系化されていない情報や、まばらな情報を取り出すことができた。さらに研究者らは、プロセスの効率を向上させるために、フィルタリング戦略を開発した。チャットGPTのような大規模言語モデルは、正しく回答するように思われるが、そうでない場合もある。研究者らはこの間違いを最小化し、実際の論文にある多くのMOFsの箇条書きのリストや一段階ごとの合成に関する回答を得ることを可能にした。人がこの作業を行うとおそらく1ヶ月程度はかかるはずである。ただチャットGPTが合成手順をスキャンし登録するには、一論文あたり1分程度で完了する。研究者らはさらに、関連のある論文やデータセットで訓練した後、利用できるモデルを公開し、別の分野の化学でも応用したいとしている。

 チャットGPTの訓練、やっちゃっとる。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 28, p. 7.

DOI:10.1021/jacs.3c05819

23.9.12

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JamDは

 ジャマイカのヘクター湾で収集されたシアノバクテリアから単離された最初の酵素である。この酵素はシアノバクテリアが利用するフラビン依存の酵素であり、天然物であるアルキニルブロミドを含むジャマイカミドAを導く。そこで今回このJamDを用いた末端アルキンの炭素の臭素化あるいはヨウ素化反応が開発された[1]。アルキニルブロミドの合成は、通常の化学的な方法でも行える反応であるものの、酵素では化学選択性が高い点特徴的である。例えば電子豊富な芳香環があっても末端アルキンの端の炭素しか反応しない。そのためJamDは、反応性の高い官能基を有する場合には適用できない従来の強酸を必要とする反応とは異なった有用な生触媒になる。とりわけ炭素–ハロゲン結合形成反応は有機化学において最も重要な反応であることは、この系の有用さを示している。今回のJamDに関する研究をもとにさらに、芳香族化合物としか反応しないハロゲナーゼとJamDとの構造的な違いや反応機構の違いが明らかになっていくことが期待されている。

 JamD、ハロゲナーゼと、な〜ぜ違うのでしょうか?

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 28, p. 6.

DOI: 10.1021/jacs.3c05750

23.9.11

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Methanotrophs(メタン資化性菌)は

 メタンレベルが5,000から10,000 ppmの範囲で通常は成長する。この菌に大気中のメタン除去に貢献してもらえないかと研究者らは考えた。ただ通常の大気中のメタン濃度は1.9 ppm程度である。そこでまずはメタンレベルが500 ppm程度に達する埋立地、田んぼや油田で働いてもらうことを考えた。その結果、ある特定の株Methylotuvimicrobium buryatense5GB1Cは、メタン濃度が200 から1000 ppmの範囲でも、迅速にメタンを消費することがわかった[1]。実験では、代表的な6種類のメタン資化性菌を選び、メタン濃度が500 ppmのガラスチューブの中でその能力を試験した。6のうち4つは14日間成長し続けたが、今回発見した株は最も速く成長していた。ついでメタンレベルが100 から2500 ppmを7つに分けて試験を行ったところ200 ppmでも成長していた。さらに研究者らは500 ppmで迅速にメタンを消費する株に改変することを試みている。この株と、メタンが豊富なバイオリアクターの組合せで、年間40 から250トンのメタンの除去を目指している。ただし大気に放出されるメタンの量を大きく減らすためにはこの種のプラントが数10万基必要になるだろう。

メタン資化性菌、滅多んにしかいない菌でしょうか。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 28, p. 4.

DOI: 10.1073/pnas.2310046120

23.9.10

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テネシーやアラバマに棲む

 ムラサキイガイ(pale lilliput)は2008年頃には絶滅の危機に瀕していた[1]。またテネシーでは1976年に絶滅危惧種に指定されたムラサキイガイに1980年代以降は出会うことはなかった。それが2015年テネシー州ナッシュビルの南西50 kmを流れるリック・クリークで集団として見つかった。翌年生物学者らは、子を宿したイガイを集めて研究室で育て、数千のイガイの赤ちゃんの出産に成功した。それ以降研究室では、ムラサキイガイを捕まえては育て川に戻していた。いずれはイガイが集団として生き延びることを期待している。それでもムラサキイガイは小さくてかつ脆弱なために絶滅の危機である。テネシーのムラサキイガイは、130種類のイガイの一つで、絶滅危惧種のリストの三番目にある。これは汚染と生息地の喪失のためである。2022年地域の当局は、処理した下水をリック・クリークに流す設備の建設を提案した。それに対して2023年6月環境関連の部局はこれを許可しない仮決定を行い、希少なイガイを救済することを提唱した。先の生物学者はこれまでの取組みを継続中である。「いつも危険に晒され、何もしなければそれらを失ってしまうだろう」と。

 ムラサキイガイと、軒先で出会うのは意外です。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 32.

23.9.9

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テネシーには

 90種類以上のザリガニが棲む[1]。そのうちの一つを動物園の水生の管理人とそのチームが調査していた。それはナッシュビルザリガニで、ミル・クリークにしかいない。1986年その種は絶滅危惧種に分類されたものの、2019年には米国の魚類・野生生物局(FWS)はその保護を止めるようにと提案した。環境保護団体はこれに反対し、ナッシュビルザリガニがリストにあることは意味のあることであると主張した。FWSへの手紙では、この小さな生き物は大都会の隣にある小さな流域に棲んでいるため、リストからの除外に反対している。動物園からのチームは過去9年間ミル・クリークを訪ね、ナッシュビルザリガニの数をモニターしてきた。同時に水質や生息環境特性に関するデータも集めた。ザリガニは岩に隠れたり魚網の真下にいる。水生の管理人が言うには、都会の川で、泥を愛する生き物をケアすることは難しい。ザリガニにはジャガーのようなカリスマ性はないものの、環境衛生のサインである。自分たちは悪い水は飲みたくない。もしそこにザリガニがいなければ、何か悪いことが起きている決定的な証拠である。

 テネシー、まだ行ってね〜し〜。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 32.

23.9.8

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ノースカロライナ大学(UNC)

 准教授だったZ. Yan先生が、8月28日、銃で撃たれて死亡した[1]。先生は、応用物理科学分野に所属する材料科学者だった。ここでは光による組立てや操作ができる金属性のナノ材料の開発をおこなっていた。レンセラー工科大学で材料に関する研究で学位を取得。シカゴ大学の博士研究員の頃に、この分野に興味を持ち始めた。そこではナノワイヤの実験中に、予想していなかった金ナノ粒子の順序だった会合の謎を解き明かした。光が駆動するバインディングがその謎で、Yan先生はその後これを利用して新材料開発を行っていた。2019年にUNCのスタッフとして参画する前には、クラークスン大学のassistant professorだった。博士研究員として一緒だった先生は、彼の素晴らしさと心の優しさをコメントしている。この事件を受けてUNCではキャンパスを閉鎖している中で、Yan先生の研究室の大学院生Qiが、Yan先生を撃った容疑で、学外で逮捕された。彼は保釈の見込みのない条件で、一級殺人の容疑で拘置された。犯人には、狙撃やんないで欲しかった。

Yan先生のご冥福をお祈りします。

[1] Chemical & Engineering News 2023 September 4, p. 8.

一級殺人:最も罪の重い殺人

23.9.7

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料理は化学であるII

 りんごやアボガドのようなフルーツはフェノールを含む[1]。そのため酸素にさらされると酸化されてキノンになる。特にフルーツの細胞を切るとポリフェノールオキシダーゼが放出されてこのプロセスを加速し、生成したキノンは重合し、メラニンと呼ばれる茶色のポリマーになる。レモンやライムジュースのような酸を加えると、ポリフェノールオキシダーゼの働きが抑えられて茶色化の速度も鈍る。フィルムでフルーツをラップ、あるいは水に浸しても酸素を遮断できる。

 解けたチーズは美味であるものの、冷めてくると塊になる。これを避ける秘訣は、クエン酸ナトリウムを加えることである。チーズ、水、ミルク、クエン酸ソーダの混合物を温めると、安定した滑らかなソースが仕上がる。これはチーズの中に含まれるタンパク質であるカゼインをつなげているカルシウムイオンがナトリウムイオンに置き換わり、カゼインが分離、乳化剤として作用し、脂肪と水をバインドするためである。

 カゼインを含むチーズも課税されている。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 21.

23.9.6

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料理は化学であるI

 玉ねぎを切ると、酵素であるアリナーゼが放出され、これがアミノ酸スルホキシドを分解する。その結果1-プロペンスルフェン酸が生じる。玉ねぎの中の催涙因子合成酵素がこれをプロパンチアールS-オキシドに変換し、これが目を刺激する。鋭いナイフを使うと玉ねぎの細胞の損傷が小さく、涙が出る反応も抑えられる。あるいは切る前に玉ねぎを冷やすと、その反応や生成物であるプロパンチアールS-オキシドの揮発性も抑えられる。

 玉ねぎは褐色になるが、これはメイラード反応によるもので、アミノ酸と糖鎖を加熱しそれらが反応することで進行する。この反応は三段階で進行する。すなわち糖鎖とアミノ基が反応した後、生成物がケトサミンに異性化し、さらにそれが香りのある化合物に変換される。玉ねぎを揚げている時に重曹を加えるとpHが上昇する。これがメイラード反応の中でアミンの脱プロトン化や糖鎖との反応を促進し、より速く黄金色の玉ねぎを与える。

 玉ねぎ、たまに値切ることはできるでしょうか。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 21.

23.9.5

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生体組織は

 電気的あるいはイオン的な信号を多くの場面で利用している。ただ組織は、形を変えたり湿っているために、これらの信号を検出することは難しかった。その中研究者らは組織に接着する半導体材料を開発した[1]。以前同じ大学の技術者らは、伸縮性のある半導体ポリマーをつくっていた[2]。今回研究者らはそれをカルボン酸とN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)基とを連結したポリマーとブレンドした。カルボン酸部位は一時的に細胞の表面を乾燥させ、静電相互作用が生じ、水が除去されてNHSが、組織の表面にあるタンパク質の中の一級アミンと共有結合できるようになる。その結果、二つのポリマーが一緒になり、いわゆる二重ネットワーク構造を形成した。研究者らはこの材料を使ってセンサーをつくった。センサーは、ある場所を緩やかにプレスし、位置がずれることなく、生きた動物の心臓や筋肉の電気的な活動を記録することができた。研究者によれば、この材料は生体接着と半導体特性を一つにした初めての例である。

 生体接着でも、痛いことはないかと。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 7.

DOI: 10.1126/science.adg8758

[2] DOI: 10.1126/science.aah4496

23.9.4

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フッ素MRIは

 細胞の追跡や医薬品送達のために手軽に利用できる。それでも現在の造影剤は、分解しないパーフルオロ化されたポリマーであるためその代替法が探索されていた。そこで研究者らはリン造影剤を探索することにした[1]。リン酸エステルは、DNA、 RNA、アデノシン三リン酸(ATP)を含む多くの重要な生体分子の基本骨格である。ただリンを含む生体分子は多くのバックグランドノイズを発生させてしまう。そこでバックグラウンドシグナルを除去できるリン酸ポリマーをつくった。すなわちリン酸ベースの生体分子と区別するために、ホスホン酸モノマーを選んだ。これらの二種類のモノマーを入れ込んだ共重合体は、ポリマーの緩和時間を調整し、イメージングに必要な時間、体内に留まるナノ粒子を形成した。そこでそれをスズメガの幼虫に注入したところ、バックグラウンドに対して明るくて鮮明な画像が得られた。またそのポリマーは24時間以上血リンパに残っていた。さらに虫の糞の中にポリマーの分解物が見られたことから、ポリマーは自然に分解することもわかった。加えてこのポリマーは疎水性医薬品を送達し、体内でガン細胞を殺すこともできた。

 造影剤これからは、リンやぞう。これがえいさかい。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 7.

DOI: 10.1038/s41467-023-40089-0

23.9.2

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どこにでもある汚染物質である

 ナノプラスチックは、1 μmよりも小さく肉眼や通常の顕微鏡では見えない。そこでどの程度のそれが存在するのか、それに晒されたリスクを類推することは挑戦的な課題である[1]。その中環境中のナノプラスチックを追跡する新たな方法が発表された。これはプラスチックに使われる色素や充填材として使われている金属や半金属がもとであり、これによってナノプラスチックの存在を検出できる。研究者らはプラスチックストローやボトル、ポリエチレンバッグに発泡スチロールや大洋を浮遊するボロボロのプラスチック片から得たものの中の金属を分析した。その結果、その金属の足跡は、天然の土壌などで発見されるそれらとは異なっていた。例えばポリエチレンバッグにはチタンが豊富に含まれる。さらにプラスチック製品それぞれに異なる種類の金属が違った濃度で含まれることもわかった。今回の成果は必ずしも、それぞれの微粒子のプラスチック源を効果的に区別できるものではないものの、ナノプラスチックの行末や移動に関する研究の手段になり得る。

 金属の勤続年数で、調べるようです。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 6.

2023 ACS Fall meetingの発表より

23.9.2

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アメリカミズアブの

 幼虫は近年、生ごみを堆肥にすることができるために注目されている[1]。ただし成虫は幼虫を産んだ後に数日で死亡してしまい廃棄物になる。そこで研究者らはこれを利用しようとしていたところ、ポリサッカライドキチンを抽出できることを発見した。さらにキチンからアセチル基を除去すると、化粧品、医薬品送達や食料保存分野に応用できる抗菌性抗酸化ポリマーであるキトサンに変換することもできる。ついでキトサンにカルボキシル基を組み込むとエマルジョンにすることや、修飾したキトサンエマルジョンに、カルボジイミド剤を加えて、アミドやエステル連結によってキトサンエマルジョンを交差連結することにも成功した。得られた生分解性材料であるヒドロゲルは、およそ1分でその重さの47倍の水を吸収することができることから、洪水の時には水を吸収し、干ばつでは水を供給できる。キトサン合成に加えて、キチンをグルコサミンやN-アセチルグルコサミンへ分解する方法も探索し、生分解性ポリカーボネートを導くフィードストックとしても利用できる。

 幼虫と暮らすのも、要注意です。

[1] Chemical & Engineering News 2023 August 21, p. 6.

2023 ACS Fall meetingの発表より

23.9.1

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