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2024年4月

ツアモツ諸島で

 1934年当時の学部生が発見したヒラエウス属のハチ、1965年に専門家によってHylaeus tuamotuensisと名づけられた[1]。この新種のハチは、90年間謎に包まれたままで、絶滅したのではいかと危惧されていた。ただこのハチは全く独自の種ではなかった。DNAと形態学分析を使った結果、最近発見されたハチがヒラエウス属の新しい種8つであり、謎めいたHylaeus tuamotuensisの行方不明だった親戚であることがわかった。この密かに暮らすハチは、過去90年間人目をさけ頭上を飛んでいた。研究者らは、樹冠の中でネットを使って隠れ家を見つけた。ハチは小さいために、それほど遠くへは飛ばないはずである。大洋で風に吹かれて移動するのも、ハチにとっては危険すぎる。ヒラエウス属の巣はしばしば樹木の中で発見される。激しい嵐の後、折れた枝が島の中を移動し、ハチのコスモポリタンになったのかもしれない。ハチは森に属し森はハチに属する。ヒラエウス属のハチの一種であるHylaeus veliは、フィジーの民話に登場する魔法の妖精のような森の民「ヴェリ」にちなんで名づけられた。いたずら好きで魅力的、でも力持ちのヴェリは、愛する木を切り倒そうとする者に罰を与えると信じられてきた。

 ヴェリのお話もvery goodです。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 32.

DOI: 10.3389/fevo.2024.1339446

24.4.30

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イスラエル、レバノン、シリアの西岸

 少なくとも100 kmのキプロス島東で、タガメが見つかった[1]。タガメは獰猛な捕食動物で、浅瀬で餌食を静かに待つ。しっぽのような臓器を水面に広げて呼吸をする。タガメは、無脊椎動物、魚、亀や鳥のようなものを捕獲することに加えて、人をかむ。今回の発見は、市民科学者によって行われ、2種類のタガメを発見した。一つは、ホテルの6階のバルコニーで見つかった。ホテルのオーナーによれば、同様な虫をプールの芝生近くでも一年ほど前に見たと言う。幸いにして研究期間中、誰も噛まれた者はいなかった。実際にはタガメは、ストレスがかかったときに噛むらしい。タガメはまたスタミナもあり、東からキプロスへは直接飛んできたのか、水の流れや船で渡ってきたのか、あるいはその組合せで移動してきた可能性がある。この移動はおそらく、食べ物や、より良い生息地を求めてである。つま先を噛む虫は、電灯虫とも呼ばれる。それらは光に引き寄せられ、どこに着地すれば良いかを探し当てる。研究者らは海水浴客に対して、用心を怠らず、つま先は水から出しておくようにとアドバイスをしている。

 タガメは噛むって、言ったがめ。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 32.

DOI: 10.3897/travaux.66.e94457

24.4.29

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ビル&メリンダ・ゲイツ財団は

 米国で最も大きな慈善団体である[1]。2015年財団は、オープンアクセスポリシーを発表した。そこでは財政的援助をした研究へのアクセス、透明性、公正さが優先されるため、この動きは当時オープンアクセスを支持する人たちによって称賛された。それに対して財団は今回、財団の財政的支援を受けた研究者らは、プレプリントを公開することを義務づけると発表した。さらに審査の後に採択された論文をオープンアクセスとするための論文掲載料(APC)は支払わないことも発表した。この経費をサポートしないことによって財団は、現在の出版モデルの不公平さに対処し、基金を他へ投資できるとしている。2015年に公開した方針からの変更は、「現在のオープンアクセスが、歯止めのない価格、疑問の余地がある質の査読、論文代筆業者を含む不穏当な出版業、すなわち料金と引き換えに、基準に満たないあるいは、でたらめな研究を大量生産する複数の組織を生み出している」ことに対して、異議を唱えるものである。なお2025年にこのポリシーが公開されるために、より公正で持続可能な出版業についてのやりとりがSNSでも拡大している。

 ゲイツ財団が新たなゲートを開いた。すごい芸当です。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 12.

24.4.28

 

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タンザニアの

 セレンゲティのまだら模様のハイエナは、社会的身分が全てである。成人したメスの間では厳格な階層を忠実に守っている。今回さらにこれが見かけ上ではなくてDNAと関連していることがわかった[1]。研究者らはまず、これまでの侵襲的なDNAを集める方法に代わり、ハイエナのふんを集めてDNAを採取した。分析の結果、社会的地位とDNAのメチル化との間にはっきりとした関係があることがわかった。ある領域のDNAにメチル基を付加させるとこれらの領域が転写されて、遺伝子がオン・オフするように作用した。44種類の遺伝子が147の異なるメチル化領域と関連していることもわかった。これらの遺伝子のうちいくつかは、エネルギー変換を制御し、低い地位のメスではよりメチル化が進行しているようだった。このことは、地位の低い動物は、社会的な地位の高いそれらとは異なるエネルギー消費を行っていることを示している。例えばこれは、低い地位のハイエナは、食べ物を見つけるためにさらに遠くへ移動するためであると思われる。

 ハイエナのお話、言えない?

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 7.

DOI: 10.1038/s42003-024-05926-y

24.4.27

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光をスーパーチャージできる

 分子がある。この分子の電子が光子を吸収すると、それを別の類似の分子の励起状態と結合させて、もとの光の二倍のエネルギーの光子を放出することができる。このいわゆるアップコンバージョン過程では、太陽光の中の低いエネルギーである赤外(IR)光子を可視光光子に変換できる。さらに太陽電池は、そのエネルギーを電気に変換できる。そのような背景の中、神戸大学の研究チームは、同じ向きのスピンを有する二つの不対電子が存在する三重項の分子同士がが、どのように一緒になってアップコンバージョンを引き起こすかを観察した[1]。その結果、分子の間を電子が簡単にホップするものの、別の励起三重項状態の分子と整列するために十分な時間が必要であることを見つけた。そこで特別な材料系として、炭化水素であるルブレンを、光応答性を示すチオフェン化合物の層の上で薄膜にした。得られた材料は光として77%を放出した。これは一般に三重項のペアではせいぜい11%であるのとは対照的だった。EPRを使った実験では、分子同士が正しく配列することと、相互作用するために1 nsの時間が必要であることもわかった。

 光子の過程が、更新された。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 7.

DOI:10.1021/acs.jpclett.3c03602

24.4.26

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抗ウイルス剤である

 レムデシビルに類似のプロドラッグ候補として、人間以外の霊長類に感染後強い予防効果を示す、オベルデシビルが発見された[1]。プロドラッグは、活性なアデノシントリリン酸類縁体に変換されて、RNA依存性の標的ウイルスのRNAポリメラーゼ酵素を抑制する。実際化合物は、マーブルグウイルス、ザイールウイルスとスーダンエボラウイルス株の三つの濃度を減少されることができた。さらに最初のトライアルとして、5頭のカニクイザルにスーダンエボラウイルスを致死量投与し、24時間後オベルデシビルを初めて投与した。10日間オベルデシビルで処置をした結果、全ては生き残り、疾病の症状も見られなかった。ただ同じ量で5日間の処置では犠牲になったサルもいた。現状では、エボラ病にさらされた後、人を保護できる方法はほとんどない。現在あるワクチンは、全ての株に有効であるわけではなく、モノクロナール抗体は静脈からの投与である。それに比べて今回のオベルデシビルは、投与も簡単で高価ではなく、効果的である。

 オベルデシビルについて、述べるで でした。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 5.

DOI: 10.1126/science.adk6176

24.4.25

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体内に埋め込む

 エレクトロニクスにはバッテリーが必要である。ただそれには寿命があって、入れ替えには手術が必要である。そこで研究者らは電力を発生させるための化学反応を体内に存在するグルコースや酵素で達成しようとしてきた。それに対して今回体内の酸素を使った金属–酸素バッテリーの開発に、研究者らは挑戦した[1]。理論的にはこれは現在のリチウムバッテリーの5から10倍のエネルギー密度である。このソフトで柔軟なバッテリーは、ナトリウム–ガリウム–スズ合金製のアノードとナノ多孔性金カソードからなる。研究者らはこの素子を多孔性高分子に梱包した。これによって体液と接触する際にバッテリー成分を保護することができる。放電の際に、アノードのナトリウムは酸化されて、電流のための電子を供給し、ナトリウムイオンがカソードに動く。カソードでは、体液からの酸素が還元されて、水と過酸化水素が発生する。ネズミの実験では、およそ4週間、最大電力密度2.6μW/cm2で1.3 Vの電力を供給できた。現状ではエネルギー密度は小さすぎるものの、体内でナトリウムイオンと酸素とを利用すると電力を生み出すことができることが示された。

 バッテリー、頑張ってり〜

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 4.

DOI:10.1016/j.chempr.2024.02.012

24.4.24

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シクロデキストリン(CDs)が

 発見されて130年以上が経過し、薬のカプセル化、悪臭分子の吸収、微量汚染物質の分解でも利用されてきた。その中初めて、非天然の糖鎖L-グルコースを用いてL-CDsが合成された[1]。研究チームは、6, 7, 8個の糖ユニットを有するα-、β-、γ-L-シクロデキストリンを8段階かそれより少ない段階を経て、それぞれ500 mgずつ導いた。これはCDsの鏡像異性体を導くためにはどうすれば良いかという長年の疑問に対する答えを引き出している。また得られた鏡像のCDsは非天然の立体化学であることから、酵素が分解するのが難しい可能性もあり薬物送達応用で有用である。またエナンチオ選択的触媒として期待される。ただ今回の系では、合成のための出発化合物が高価であること、D-CDsは澱粉から直接エナンチオ選択的に導かれることと比べて合成経路が複雑であることから、学術研究にとどまらない領域に発展するかを見る必要もある。

 シクロデキストリンが、出来上がるストーリンでした。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 4.

DOI: 10.1038/s44160-024-00495-8

24.4.23

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1970年4月22日

 4月22日が地球の日(Earth Day)として初めて公式に認められた[1]。健全な環境の維持、環境問題に関する関心の向上を支援し、人々に持続可能な惑星への貢献が必要であることを思い出させる日である。2003年ACSは地球の日の祝賀に参加した。毎年「化学者が地球習慣を祝う」週を定め、ある特定のトピックに関するアウトリーチ活動を展開している。今年は4月21日–27日がその週で、バッテリーがトピックである。バッテリーは、太陽、風力、水力のような代替エネルギー源からもエネルギーを受け取ることができて、欲しい時に電気エネルギーを放出できる。これまで化学者が、持続性のあるバッテリー技術をいかに発展させ、効率、安全性、環境負荷のバランスを保持するために努力してきたかを関連する論文から読み取ることができる。生徒たちは、Journal of Chemical Educationを通して、バッテリーの組み立て方、電気化学の研究、さらには太陽電池を使った実験ついて調べることができる。

 この機会に「電池がないと何もできんち」を実感しよう。

[1] https://www.acs.org/education/outreach/ccew/about.html

24.4.22

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血液細胞の

 成長モデルにおけるホルモンの効果を研究するために研究者らはまず、培養器の中で使うウシ胎仔血清を修飾する必要があった[1]。細胞培養で広く使われる血清にはエストロゲンが多く含まれ、これが困惑する結果をもたらす。エストロゲンを除去するために、活性炭を用い、既知の量のホルモンを加えると、二つのX染色体を有する人からの初代細胞が増加し、エストラジオールを含む培地で最適な新しい血管が形成された。XとYの染色体を有する人の細胞は、テストステロンが豊富だった。さらに染色体とホルモンの相互作用が、炎症性刺激のような刺激に対する細胞の応答に影響を与えることもわかった。今回の成果は、様々な疾病での性による違いに関する生物学的な機構の理解を助けるものである。プレプリントとして公開された内容は、これまで見過ごされてきた点をはっきりさせるものである。細胞の染色体の性に関する報告はほとんどなく、血清の中のホルモンが結果に影響するとはほとんど考えられてこなかった。細胞培養のホルモン環境についてさらに注視する必要がある。

 ホルモン環境を、訪問できるでしょうか。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 8, p. 3.

DOI:10.1101/2023.07.23.550236

24.4.21

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東京駅午前8時半頃

 東南アジア系の人たちの団体がエスカレーター下で待っている。皆さんでホームに移動。のぞみ号16号車、外国人の乗客も多い。東京駅を静かに発車した。品川駅到着。扉が開いて乗って来られた方の8割以上が外国人だった。欧米系・アジア系様々だった。ほぼ満席の車内、静かに時は過ぎる。「ただいま三島駅を通過」のテロップが流れた頃、モバイルを片手に外国人の乗客がデッキに移動してきた。そろそろ右手に富士山が見えるはずだ。自分もそれを眺めたくて、5日ほど前に事前予約をしたもののE席は全て満席。A席を予約しようとしたものの最後尾の16号車に空席が2つ残っていただけだった。幸にしてA席からでもE席の窓越しにかすかに富士山が目に入った。真冬のそれとは違う顔、雪が残っているところと融けたところで独特の模様が描かれていた。この光景をデッキでカメラに収めた人たち、列車が新富士駅を通過してトンネルに入った頃、座席に戻って行った。

 今日の富士山、ご婦人にもお見せしたかった。

24.4.20

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高校生の化学の授業

 実験室でガラス器具が壊れた[1]。創薬化学者の息子に起きた出来事を旧ツイッターに上げた。それに呼応してガラス器具の破損が話題になった。一つ目:PhDの学生の頃、化学教育者として、子どもたちに対して博物館でデモ実験をおこなっていた。塩酸と砂糖の反応だ。通常砂糖を入れたビーカーに塩酸を加える。その結果、黒い蛇のような形のものが噴出する。ある日、ビーカーが見つからなかったため、三角フラスコを使った。発熱反応が進行してフラスコ内の圧力と温度が上昇した。これに耐えるためにはビーカーのような口の広さが必要だった。一方で三角フラスコ、爆発してしまった。幸いにして誰も怪我はしなかった。二つ目:大学時代にプラズマ物理の研究所にインターンシップに行った時のこと。そこには相当に複雑なガラス器具がセットされていて「壊さないように」という説明を受けた。ただ自分にはとてもここで働くことはできないと思いながら、手を動かしたところ、器具を壊してしまったとのことである。一般に人は失敗を話そうとはしないけど、実際には研究の95%は失敗である。これをシェアできたことに、最初の先生は感謝していた。

ガラス器具、気苦労も多い。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 40.

24.4.19

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最も古い脳も保存できる

 5番目の現象は、水っぽい環境で発見された[1]。そこで保存された脳は、柔組織だけだった。肌、目、肝臓、肺それらは全くなくて、頭蓋骨の中で脳がガタガタ音を立てる。そこで研究者らは、神経細胞の特殊性に着目した。それはタンパク質と脂質の比が他とは違っていた。それらがほぼ1:1でかつ糖鎖由来の成分はほとんど含まれていなかった。他の大抵の臓器は、これよりも多くの糖鎖を含む。さらにシグナル伝達の役を担う脳の膜貫通タンパク質は、硫黄を含むシステインやメチオニンが豊富だった。これらのアミノ酸は、脂質と交差連結しやすく、より大きな分子と結合を形成できる。これは、より古い脊髄骨のある軟組織でも見られた。さらにこの過程は、生きている間に脳に蓄積された鉄によって触媒されている可能性もある。今回の発見や考察は、さらに多くの脳の発見と解析が必要であることを示唆している。それらを分析すれば、人がいかに生きて死んだかに関する手がかりを与えてくれる可能性がある。さらに交差連結の考えは、数千年に渡って、タンパク質や遺伝情報を保存する理想的な方法である。研究者らはこれらの脳化石に隠されたプロテオームの分析も始めている。

 脳化石の研究、今世紀から来世紀へ続くと思います。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 9.

DOI:10.1098/rspb.2023.2606

「脳の保存について」後編

24.4.18

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人の脳は死後数日以内に

 液化する。これは死体防腐処理に携わっていた時の印象である[1]。その彼女が保存された脳に関する考古学的な記録を見た時、これらは実際に珍しいのかどうか疑問に思った。そこで彼女の研究チームは、変色して縮んだ脳に関する400年間の文献を検索した。213の情報源から4045の脳に関する記録と、それらの標本が晒されていた温度や降水量のような気候データを含む条件とをペアにした。その結果、人の脳が数百年、場合によっては数千年保存し得る5つの機構について、その傾向を明らかにした。氷で覆われた脳は最も短い寿命で、通常500年以下である。温暖な泥炭地では、脳は最長2800年保存される。これは日焼けが関わる。それはミズゴケ由来の化合物が崩壊する組織の中のアミノ酸と反応した際に起きる。脱水した脳の多くは茹だるように暑い砂漠で見つかり5200年までは残った。文献にあるいくつかの脳は、ケン化すなわち脂肪酸の一種であるトリグリセリドが、屍ろうと呼ばれる臭い化合物に変換されていることもわかった。これらの4つのプロセス、すなわち冷凍、日焼け、脱水、ケン化は、法人類学者にはよく知られた現象だった。さらに5番目のプロセスがあった。

 4つのプロセス、苦労せずに見つけたのかなあ。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 9.

DOI:10.1098/rspb.2023.2606

「脳の保存について」前編

24.4.17

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アルキンの半水素化は

 高分子合成の原料であるアルケンの中にわずかに含まれるアルキンをアルケンに還元するために使われる反応である。この反応では、アルキンに優先的にバインドし水素化でアルケンに変換するとともに、アルケンを不必要なアルカンには変換しない触媒が必要である。その中MOFを基本とする触媒が開発された[1]。研究者らは、MOFsを熱分解すると安定で活性な触媒を与えることを見出していた。今回、熱分解の前にMOFの化学前処理を行うとさらに高効率な触媒が導かれた。Pd-In MOFをアニリンと反応させ、800 °Cで熱分解を行った。Pd-Inナノ粒子に融解したMOFの金属と有機分子が、窒素原子が散りばめられた炭素網を形成した。これは前処理をしない場合よりも、より高い密度の触媒部位を有していた。InはPdのアルキンへのバインドを後押しし、窒素原子は水素分子の活性化を補助する。フェニルアセチレンの半水素化の結果、室温・常圧で変換効率96%、選択性96%を達成した。なおPd/Cを用いた場合の選択性は50%である。

 半水素化、炊飯器では難しい?

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 8.

DOI: 10.1038/s41467-024-46346-0

24.4.16

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ビールの複雑な味は

 数千の異なる香り化合物に由来し、製品の評価はテイスティングの専門家に委ねられている。それに対して研究者らはビール化学を機械学習と組合せた [1]。研究者らはまず複数の分析方法で得た200以上の香り化合物の分析結果を、pH、アルコール成分や別の因子とともに一覧にした。これらは250種類以上のベルギービールに含まれている。さらにRateBeer webサイトにある18000のオンラインレビューも解体した。ついでこれら二つのデータセットの間のつながりを見つける機械学習モデルを訓練した。最適なモデルは、ビールのどの成分が、より高い評価を受けるかを予測することができた。その結果、最も信頼性の高いビール因子は酢酸エチルであった。ただそれは幅広い香りエステルの代用品である可能性もある。タンパク質も鍵となる因子であり、それは飲む際の口当たりと関係する。そこでこれらのデータを用いて、ヘキサン酸エチル、酢酸イソアミルやグリセロールを含む予測化合物や関連する化合物とのカクテルをつくり市販のビールを加えた。16人の専門家の評価では、ベルギーブロンズとアルコールフリービールの評価が上がった。中でもアルコールフリービルは、アルコールを除去する過程で香料の一部も除かれてしまうために、この方法で、失われた香りが付与できることが期待される。

 これでビールの売り上げ、伸び〜るでしょうか。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 8.

DOI: 10.1038/s41467-024-46346-0

24.4.15

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神経外科手術を受けた患者さんの

 30%ほどの方は、脳や脊髄を囲んでいる脳脊髄の液体の漏れによる合併症を経験する。外科医はこの漏れを防ぐために、神経系をカバーする硬膜組織を縫合する。縫合に伴う漏れを防ぐのを確かにするために外科医はさらに接着剤を用いる。ただ現在使われている硬膜接着剤は、湿った組織には強く接着しないで、簡単に砕ける。その中今回、ナメクジの粘膜にヒントを得た接着剤が開発された[1]。アルギン酸塩とポリアクリルアミド、ヒドロゲルと細胞組織を満たす外科用のキトサン溶液を使ってタフなヒドロゲルからなる接着剤二つを用意した。ヒドロゲル分子同士の強い引力が、軟組織への強い接着を可能にする。応力試験では、これまでの接着剤では伸縮あるいは圧縮で剥がれていたのが、そのままの状態を保っていた。さらに新しい接着剤で、切開した豚の硬膜組織を繋ぎ合わせた。流体圧を少し上昇させると、従来のものでは40%程度が壊れたが、新しい接着剤は、より高い圧力でもそのままだった。

ナメクジにしたのは、おみくじからでしょうか。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 5.

DOI:10.1126/scitranslmed.adj0616

24.4.14

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米国南部や中西部に住む人は

 この春、木の下では上を見ない方がいいかもしれない。二つのセミの集団が地面から飛び出して頭上を通過する。その時まれに勢いよくおしっこを噴射し、人はそのシャワーを浴びることがある。これはセミのサイズでは不可能であると考えられてきた噴射である[1]。これまでは3 kg以上の重さの動物だけがおしっこ噴射が可能であると考えられてきた。一方で昆虫にとっては、表面張力の関係で、飛沫おしっこの方がエネルギー的に有利である。それに対してこの原則とは外れるセミが観測された。その独自のスタイルを実行できるセミは、相対的に大きく、時にはハチドリよりも大きい場合もある。さらにセミは、栄養素がほとんどない樹液を数トン飲んで十分なエネルギーを確保しているために噴射が必要だ。このセミの噴射は新たなテクノロジー、特にマイクロ流体工学における、大きなポンプ能力を有する小さな容器やエネルギー論についてのヒントである。それだけではない。動物に関するほとんど知らない興味ある事実に出会ったこと、さらに多くの謎があることを示してくれた。

 セミが、ケミーになった。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 40.

DOI: 10.1073/pnas.2317878121

24.4.13

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フンコロガシにとって

 ウンチは多くの場面で使われる[1]。時にそれは、おいしい食べ物であり、卵を産み子供を育てる場所にもなる。フンコロガシはペアになって、ウンチを転がし、扱いやすい形の球にして卵を産む前に安全な場所に移動させる。これらの作業は通常オスが全て引き受ける。一方でメスはオスにつき従う。その中フンコロガシのうち二つの種は、この作業をオスとメスで分かち合うこともわかった。一つ目の種は、他のフンコロガシと同様に、オスがボールを平たい地面で転がしている時には何もしないけど、木の根っこなどの障害物に出くわした時にメスは突然動き始める。オスが困難な地形のところでボールを引き始めると、メスは自分自身をボールの下に潜り込ませて、片手逆立ちのような動きで、ボールを上に押し上げようとする。さらに押し上げている間メスはボールとパートナーであるオスを安定化させ、転倒を回避する。別のペアを見ていると、何の会話もない中オスとメスが信頼し合っているようだった。この魅力的な昆虫から人も何かを学びとりたい。

 フンコロガシに興奮しましたか。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 40.

DOI: 10.1098/rspb.2023.2621

24.4.12

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鋳鉄製のフライパンに

 食べ物はこびりつく[1]。これは食べ物とフライパンの間に化学結合が生じるためである。この結合は食べ物分子とフライパン材料の間の分子間ファンデルワールス力を含む熱によって生じるか、二つの間に共有結合が生まれる。タンパク質は調理器具の中の金属原子との間で錯体を形成するために、高タンパク質の食べ物はこびりつきやすい。鉄、炭素、シリコンの合金製である鋳鉄製のフライパンは、こびりつかない特性を示す。フライパンは洗って全体を乾かす。油の薄い膜をフライパンの表面につくり余分な油は拭き取る。これを230 °Cのオーブンに入れて30分間焼いてオーブンの中で冷やす。これを数回繰り返すと、オイルの薄い層が重合し、水分を多く含んだ食べ物と鉄との接触を防ぐために、食べ物のこびりつきを防ぐ。オイルに含まれるトリグリセリドは、長い炭素鎖を有し、その中の炭素–炭素二重結合は重合し大きくて複雑な高分子を形成する。これがフライパンの孔や割れ目に入り込む。カノーラ油のような不飽和脂肪酸の多い油は、より多くの炭素–炭素二重結合を有し、さらに容易に重合する。この処置をしたフライパンを食器洗い洗剤で洗っても、重合した部分にダメージを与えることはない。

 フライパン、風来坊も使うかな。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 25.

24.4.11

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飽和のsp3炭素を

 医薬品候補に加えることによって、溶解性や標的に対するバインディング力を向上させ得る。ただし芳香環ではない部分をヘテロ芳香環に変換することは容易な反応ではなかった。その中今回、ジオールやブロモアルコールのような、単純で容易に入手できるラジカル前駆体を使って、縮環系を導くワンポット反応が開発された[1]。このプロセスではまず、青色光とIr光触媒を使い、前駆体から炭素ラジカルを発生させる。ついでNi触媒が、ラジカルとヘテロ芳香環が連結するのを助ける。すでに研究者らはこの方法を2021年に報告していたが、新しい系では、さらにカップリングが続く。前駆体が芳香環に繋がった後、Ir触媒は別の官能基を除去し別の炭素ラジカルを発生させる。これがヘテロ芳香環の隣の部分に連結し、非芳香環が閉環する。研究チームは、ピリジン、キノリン、ピリミジンを含む一連のヘテロ芳香環50以上を導き、嚢胞性線維症治療薬であるLumacaftorも合成している。反応は分子中の別の官能基と干渉しないため、医薬品化学者は、合成の最後の段階で複雑な分子を修飾するのにこの反応を使うことができる。

カップリングで、カップ一杯のリングができた。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 8.

DOI: 10.1038/s41586-024-07181-x

24.4.10

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食品や飲料に直接触れる

 ラップ、ミルク容器を含む36種類のプラスチック製品からの抽出物が分析された[1]。質量分析の結果、16846の個別の化合物のピークが観測された。ある食品容器では37種類だったが、ポリビニル塩化物ラップでは9936見つかり、これはおよそ9000の化合物に相当する。これらの幾つかは、可塑剤や安定化剤のような意図的な添加物であるが、他の化合物は副反応によって生じるか、原料の添加物の不純物由来であるか、時間をかけてプラスチック容器が分解して生じたものかである。さらにこれらの化合物の、内分泌系の鍵となる化合物であるエストゲンやアンドロゲン受容体との相互作用についても試験が行われた。全てのタイプのプラスチックからの抽出物は、これらの受容体の一つあるいはそれ以上を活性化あるいは抑制した。同時に公開された別の研究は、プラスチック抽出物や添加物が、100種類以上のGタンパク質共役型受容体(GPCRs)にバインドするかそれらを破壊するかについて明らかにしていた[2]。その結果、いくつかのサンプルは、24時間周期の代謝過程に関わる2つのGPCRsと強く相互作用することもわかった。

 ラップが、受容体をトラップする?

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 8.

DOI: 10.1021/acs.est.3c08250

[2] DOI:10.1021/acs.est.3c08392

24.4.9

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日食観察用メガネは

 危険な量の光が目に入るのを避け、ラジカルによる惨事を回避するのに充分に暗いメガネである[1]。最も強いサングラスは、およそ99%の光を吸収するか遮断する。ただし太陽を安全に見るためには99.9997%の光を吸収するか遮るメガネが必要である。これはサングラス店で入手できる最も暗いレンズの千倍程度暗い。これをかけると目隠しをしているようで歩くことは難しい。現在市販の日食観察用メガネの多くは、カーボンブラック粉を樹脂基体の中に入れ込んでいる。フィルムの暗さはカーボンの量で調節されている。さらにこのタイプのポリマーには、アルミニウムでコートされた半透明の面が取り付けられている。カーボンブラックレンズは光を吸収し、アルミニウムは光を反射する。この組合せが上手く作用する。さらにメガネの安全性については、国際的安全基準のISO 12312-2に合致している必要がある。ここで安全であるかどうかを確かめるためには、製品に、使用上の注意、取扱説明書、製造業社名、試験を行った研究所の名前、ISOスタンダードに合致したコンプライアンスに関する事項が全て記載されているかどうかを確かめたい。全てあれば、それは安全なメガネであると言ってもいい。

 レンズを使う練習もいるかな。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 22.

24.4.8

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人は普段太陽を

 じっと見つめることはない[1]。ただ日食になると空をじっと見つめてしまう。ただ日食の日でも、輝いている太陽の一部は覆い隠されてはいない。そのわずかな部分は皆さんの目を傷つけるのに十分である。もし過剰な光が目に入ると目は損傷し、細胞膜の中で光化学酸化反応が進行する。これによって光が誘起する異性化反応を促進し、眼球の中でラジカルカスケード反応を引き起こし、複数の分解化合物をもたらし、視覚に必要である大切な化合物が砕かれることになる。この反応が継続した場合には、細胞死に至り、さらには網膜もダメージを受ける。そこで日食を安全に見る方法の一つはピンホールカメラである。紙とアルミホイルと段ボール製の小道具は、小さなカメラのレンズのように作用する。これは皆既日食を見るには充分とは言えないものの、簡単に利用できる。次の日食は4月8日、メキシコ、米国、カナダの多くの場所で少なくとも部分日食が観測される予定である。

 日食で目が損傷、ショックです。

[1] Chemical & Engineering News 2024 April 1, p. 22.

24.4.7

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Lava Beds National Monumentの

 溶岩チューブの真っ黒なところを懐中電灯で照らした研究者は、壁に青い線があるのを見つけた[1]。最初これは落書きかなと思ったものの、人が荒らした気配はなかった。これを含む様々な色は、洞窟の中の孤立した光の入らない場所で、微生物が栄えていたことを示唆している。同じような現象は、他の惑星での生命の痕跡として存在するかもしれない。研究者は主に、気候の変化や微生物の活動による副生成物として得られる二次的鉱物を生命の痕跡として研究している。ある種の鉱物は地質学的な時間スケールでも安定である。ただ周りの環境によって影響を受けるため、地球の溶岩チューブは赤色惑星で予測されているモデルになり得る。研究者らは、探査機に搭載できるような岩を分析できる機器とともに、洞窟をトレッキンクし、そこで岩の分析を行った。さらにそれを持ち帰って詳細な特性を明らかにした。その初期的な結果は、ある種の酸化鉄は、微生物が存在しない限り生成しないように思われるが、今後さらにDNA分析や質量分析が必要である。

 溶岩チューブが、眼中にあった。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 7.

Lava Beds National Monument:カリフォルニア北西部に位置する。

24.4.6

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抗凝血剤であるヘパリンは

 通常豚の腸由来である。それは肥満細胞に豊富に存在するが、危険な豚熱の広がりが中国でのヘパリン供給に影響を与えた。ヘパリンの不足は、その粗悪化を引き起こし、米国では2007年100人以上が死亡、2008年以降リコールに至り、さらに供給低下になっている。それに対して今回、動物に依存しないヘパリンの合成が報告された[1]。これによって豚のヘパリンに、化学的にも生物学的にも類似の生合成ヘパリンの開発ができるようになった。この新たな合成の最初の段階は、ヘパリンの前駆体であるヘパロサンを大腸菌から抽出し、ついでヘパロサンからアセチル基を除去、部分的にそれらを硫酸塩に置き換えた。一連の酵素反応を通して研究者らは、N-スルホヘパロサンを、ヘパリンと大変よく似た化合物に変換した。さらにこの反応を改良し、大量のヘパリン生産を達成している。さらに研究者らは、このヘパリンを医療現場で使われる低分子版への変換にも成功した。

 ヘパリン合成、へばらんずにたどり着いた。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 6.

DOI:10.1073/pnas.2315586121

24.4.5

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トリプトファンは

 標準的な20種類のアミノ酸の中で最も珍しい一つである。タンパク質の1%にしかそれは含まれず、インドールを側鎖に有し、二つの縮環した芳香環を有する。そこで研究者らは、インドールアルカロイドの天然の生合成にヒントを得てN-スルホニルオキサジリジン反応剤を開発した[1]。それはトリプトファン残基と選択的かつ迅速に反応する。反応は、光、電気、金属触媒や他の反応剤を必要としない。N-スルホニルオキサジリジンはさらに、生体プローブを導くことができるように修飾できる置換基を有し、別の分子とも連結できる。これまで多くの研究はシステイン修飾にフォーカスされている中で、今回のトリプトファン修飾は、それを含む抗体医薬品構築へも応用できる。研究者らはこのトリプトファン修飾を用いて、タンパク質–タンパク質相互作用の中で、アミノ酸が別のそれとどのように相互作用するかを系統的に明らかにした。すなわちカチオンπ相互作用による、プロテオーム全体の中でのトリプトファンと別のタンパク質との連結を描き出した。この相互作用の強弱により、疾病に関連するタンパク質の修飾も可能である。

 トリプトファンの、トリプルファンになりましたか。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 6.

DOI: 10.1038/s41586-024-07140-6

24.4.4

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糖尿病の管理は

 以前に比べて簡単にはなった一方で、血液中の健康な糖レベルを維持することは未だに容易ではない。インスリンを使いすぎると糖の量が下がりすぎて命の危険に晒される。その時には貯蔵していた糖を放出するホルモンであるグルカゴンが使われる。今回その放出を促す材料がACS Springで発表された[1]。研究者らは、応答性のヒドロゲルやコアセルベートにグルカゴン薬を入れ込んだ。これを糖尿病である動物で試験を行なった。それぞれの材料は、血糖の危険なレベルの低下を軽減させる可能性がある。ただしその応答の緩やかさやグリカンが漏れ出すことは現状の問題点である。それでも今回の系では、糖の過剰を検出するよりも挑戦的な課題である糖の不足を検出することに取り組んでいる点、特筆すべきである。研究者らはさらに、インスリンもグルカゴンも放出できる複合的な系を開発したいとしている。これは健常な人の膵臓が普段行っていることである。

 グルカゴンも大切と言っても、過言ではありません。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 5.

コアセルベート:コロイドからなる液胞の流動層と液層が入り混じった物体(Wikipedia)

24.4.3

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柔軟で伸縮自在の

 集積回路をつくるために、カーボンナノチューブ(CNTs)を研究者らは使った[1]。単一のCNTでさえも伸び縮みさせるのは難しいため、ナノチューブのネットワークでは工夫が必要だった。集積回路の基本的な構成要素は、回路の中で電子信号の増幅やスイッチできる薄膜トランジスターである。それは異なる材料で構成されている。電極や接続部のための導体、電流を流すための半導体と回路がショートするのを防ぐために電極を分ける誘電体層である。研究者らはこれらの材料の開発、回路設計、制作技術の全てを10年ほどかけて自らのグループで行なった。伸縮自在のトランジスターは、半導体の性質を有するCNTsとナノチューブを挟むソフトな弾性材料から成る。さらに全ての層のパターンニングの化学も開発し、制作途中に材料の電子的な特性が失われることを防いでいる。ちなみに制作過程は100段階を超えるため、それぞれの段階での収率が99%でも最後には低収率になってしまう。つくった1000のトランジスタは1 mm2の広さに収まりセンシングの回路を導くことができた。これはゴマ種子よりも小さい。さらにこの回路は人の指先の10倍以上の感度である。研究者らは現在、稼働するために必要なエネルギーの低減を目指している。

 ゴマ種子、ごまんとある、でも集積回路に出資された。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 25, p. 4.

DOI:10.1038/s41586-024-07096-7

24.4.2

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コーヒーカップの中の

 カフェインを別のものにすべて置き換えても、気をつけなければいけない[1]。それはあなたが使っているシャンプーにも入っているかもしれない。カフェインは今や、パーソナルケア製品の添加物として上昇中である。化合物販売業者であるIMCDによれば、パーソナルケア会社は、2021年当初から北米単独でも、カフェインを含む1000以上の製品を売り出している。処方化学者によれば、カフェインは、増毛促進、セルライトと戦う、肌に締まりをもたらすというのが主な効果である。ヘアケアに関する実験では、髪の毛の密度やふくよかさが改善されたことが示された。彼女によれば、特にビタミンB3の一種であるナイアシンアミドとの組合せが効果的であるらしい。一方でローションやボディ洗浄が十分なカフェインを供給し、肌の手触りやハリに影響する層に届くかどうかについては懐疑的である。カフェインは通常、非常に低い濃度で使われているが、もしお気に入りの製品の成分表にそれがあれば、眠気を失ってしまうほどには使わないように注意したい。

 コーヒーをヘアトニック代わりに?トリックはありません。

[1] Chemical & Engineering News 2024 March 11/18, p. 56.

24.4.1

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