Віагра, тефлон і бактерії проти пластику: вісім випадковостей, які змінили світ

Історія науки часто починається не з блискучих формул, а з несподіванок і збігів. Те, що на перший погляд здається помилкою або дивиною, може стати початком великого відкриття. Усе залежить від того, чи вистачить уважності, щоб це помітити, і цікавості, щоб дослідити. Ця добірка — про винахідників, які свого часу помилились, але врешті це змінило світ на краще.

Тефлон: магія білого осаду

Історія багатьох відкриттів починається з випадковостей. Але справжні прориви відбуваються тоді, коли хтось не проходить повз дивні результати, а починає в них копатися. Саме так 6 квітня 1938 року вчинив американський хімік Рой Дж. Планкетт.

Того дня він працював у лабораторії компанії DuPont над створенням нового холодоагенту для холодильного обладнання. Під час одного з експериментів виявилось, що газ тетрафторетилен у балоні зник. Натомість залишився білий твердий осад. Замість того, щоб списати це на помилку чи брак у системі, Планкетт вирішив розібратися, що пішло не так.

Виявилося, що тетрафторетилен несподівано полімеризувався, утворивши абсолютно нову речовину. Матеріал мав незвичні властивості: витримував високу температуру, не вступав у хімічні реакції й був настільки слизьким, що до нього майже нічого не прилипало.

Так з’явився політетрафторетилен. У компанії DuPont швидко побачили в ньому потенціал і вже у 1941 році запатентували нову речовину. А у 1945 зареєстрували торгову марку Teflon. Спершу тефлон використовували у військовій галузі — зокрема, в рамках Мангеттенського проєкту, для покриття деталей, які контактували з агресивними речовинами на кшталт уранового гексафториду.

Лише згодом, у 1954 році, французький інженер Марк Грегуар здогадався нанести тефлон на сковорідку, щоб їжа не пригорала. Невдовзі з’явилися і перші антипригарні сковорідки на американському ринку.

Це суттєво змінило приготування їжі й спростило миття посуду.

Але на цьому історія тефлону не завершилася. З часом він вийшов далеко за межі кухонь. Завдяки своїй хімічній інертності й стійкості до екстремальних умов його почали використовувати в текстильній промисловості, електроніці, авіації, медицині — наприклад, для шовного матеріалу та імплантів — і навіть у космосі, для ізоляції кабелів та елементів скафандрів.

Гумова революція Ґудьєра

Чарльз Ґудьєр роками намагався "приборкати" гуму. Вона текла під сонцем, тріскала на морозі, була примхливою й абсолютно непрактичною. Щоб знайти рішення, Ґудьєр продавав майно, залазив у борги й безупинно експериментував.

В одному з таких експериментів він обробив гуму азотною кислотою. Матеріал почорнів і виглядав зіпсованим. Розчарований, він відкинув шматок убік. Згодом помітив: гума стала гладкою, твердою і перестала липнути. Це зацікавило.

Тоді він почав додавати сірку. У 1839 році, за легендою, шматок обробленої гуми випадково впав на гарячу плиту. Замість того, щоб розтанути, матеріал потемнів, затвердів і набув нових властивостей — став еластичним, водостійким, стійким до спеки й холоду. Гума більше не боялася ні літа, ні зими.

Так Ґудьєр відкрив процес вулканізації (на честь римського бога вогню Вулкана). Він продовжував працювати над формулою, доводив її до ідеалу, але саме ця випадкова подія стала поворотним моментом.

У 1844 році Ґудьєр отримав патент на свій метод.

Попри революційність відкриття, Ґудьєр не зміг отримати значного фінансового прибутку через численні порушення патенту та судові процеси. Він помер у злиднях у 1860 році.

Віагра: помилка, що перевершила мету

Сьогодні про Віагру знають усі — як про "чарівну синю пігулку" для чоловіків. Але мало хто знає, що спочатку її створили… зовсім не для цього.

У 1989 році в лабораторії компанії Pfizer у Сандвічі, Велика Британія, хімік Саймон Кемпбелл та його команда синтезували сполуку силденафіл. Її розробляли як потенційний засіб для лікування стенокардії та високого кров'яного тиску. Під час перших клінічних випробувань у 1990-х роках з'ясувалося, що препарат має незначний вплив на серцево-судинну систему.

Проте дослідники помітили несподіваний побічний ефект: у чоловіків-учасників випробувань спостерігалося покращення ерекції. Цей ефект був настільки помітним, що деякі учасники не хотіли повертати залишки препарату після завершення дослідження.

Усвідомивши потенціал цього відкриття, Pfizer змінила напрямок досліджень і зосередилася на вивченні силденафілу як засобу для лікування еректильної дисфункції. У 1998 році препарат був схвалений Управлінням із контролю за продуктами і ліками США (FDA) під торговою назвою Viagra. Він став першим пероральним засобом, схваленим для лікування еректильної дисфункції в США.

Віагра швидко здобула популярність і стала символом нової ери в лікуванні сексуальних розладів. Її успіх також відкрив шлях для подальших досліджень і розробки інших препаратів для лікування еректильної дисфункції.

Cтікери замість суперклею

У 1968 році хімік Спенсер Сілвер намагався створити суперміцний клей для потреб авіації. Але щось пішло не так — замість потужного клею він отримав речовину, яка трималася слабенько. Проте мала цікаву властивість: добре липла, легко відклеювалася і не лишала слідів.

Сілвер звернув на це увагу. Він дослідив, що все завдяки мікросферам — крихітним частинкам, які робили клей "липким, але не назавжди". Здавалося, що користі з цього небагато. Але винахідник не здався і продовжував обговорювати цю тему з колегами.

Минуло кілька років. Арт Фрай, інший працівник компанії, шукав закладку для свого молитовника — таку, щоб трималася, але не рвала сторінки. Згадав про той "дивний клей", спробував — і о, диво! — все працювало ідеально.

Так з’явився Post-it — стікер, який можна приклеїти й відклеїти скільки завгодно разів. А яскраво-жовтий колір? Чиста випадковість: у лабораторії просто був під рукою жовтий папір.

Мікрохвилі та шоколад, що розстанув

У 1945 році інженер Персі Спенсер працював над радарними технологіями та тестував магнетрон — пристрій, що генерує мікрохвилі. Під час одного з експериментів він помітив, що шоколад у кишені несподівано розтанув. Здивування швидко перетворилося на цікавість: можливо, саме мікрохвилі його й нагріли?

Щоб перевірити здогадку, Спенсер почав експериментувати. Яйце — вибухнуло. Кукурудзяні зерна — перетворились на попкорн. Результати були настільки разючими, що стало зрозуміло: перед ним — потенціал для чогось зовсім нового.

Так з’явилася ідея мікрохвильової печі. Перші моделі були великими і доволі дорогими. Але з роками техніка ставала компактнішою, зручнішою і доступнішою. До кінця 1980-х років мікрохвильові печі стали звичним елементом побуту в багатьох домівках у всьому світі.

Принцип дії простий: магнетрон випромінює мікрохвилі, які змушують молекули води в продуктах вібрувати. Від цього з’являється тепло — і їжа швидко нагрівається.

Розумний пил: коли уламки важливі

У 2001 році аспірантка хімії Джеймі Лінк у Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго працювала над пористим кремнієвим чипом… який випадково розколовся на дві частини. Здавалося б, експеримент провалився.

Але ні! Виявилось, що крихітні уламки чипа продовжували працювати — вони передавали сигнали, змінюючи колір під час взаємодії з певними речовинами. Це відкриття додало новий вимір до концепції "розумного пилу" — мікроскопічних пристроїв, здатних збирати дані, обробляти їх і навіть передавати.

Сьогодні ці частинки використовують для:

• Моніторингу якості води: Сенсори можуть виявляти забруднення у воді, що дозволяє швидко реагувати на екологічні загрози.
• Виявлення токсичних речовин у повітрі: Мікроскопічні сенсори здатні виявляти шкідливі хімічні речовини в атмосфері.
• Медичних застосувань: Хоча дослідження тривають, існує потенціал використання "розумного пилу" для точного виявлення та лікування пухлин в організмі.

Бактерії, що "їдять" пластик

Пластик — один із найвпливовіших винаходів останнього століття, який дозволив замінити дерево, папір і метал на легкі, водостійкі та стійкі до іржі матеріали. Але з часом з’ясувалося: є й зворотний бік. Пластик майже не розкладається — і саме це стало серйозною проблемою для планети.

У 2001 році група японських вчених на чолі з Коухеєм Ода почала дослідження з метою знайти бактерії, здатні розкладати пластик. Під час досліджень на сміттєзвалищі в місті Сакаї, Японія, вони виявили бактерію, яка не просто розщеплювала пластик, а буквально його "з'їдала". Ця бактерія отримала назву Ideonella sakaiensis.

Хоча дослідження розпочалися у 2001 році, відкриття було офіційно опубліковане лише у 2016 році в журналі Science. На той час проблема пластикового забруднення ще не була настільки гострою, тому відкриття не отримало широкого розголосу.

Ideonella sakaiensis розкладає поліетилентерефталат (ПЕТ) за допомогою двох ферментів: PETази та MHETази. PETаза розщеплює ПЕТ на проміжний продукт MHET (моно(2-гідроксиетил)терефталат), який потім MHETаза гідролізує до терефталевої кислоти та етиленгліколю — мономерів, які бактерія використовує як джерело вуглецю та енергії.

У лабораторних умовах бактерія розкладала тонку плівку ПЕТ (2 см завдовжки) приблизно за шість тижнів за кімнатної температури.

Сьогодні, коли пластикові пляшки та пакети розкладаються сотнями років, відкриття Ideonella sakaiensis може стати справжнім проривом у боротьбі з пластиковим забрудненням. Дослідники працюють над удосконаленням ферментів цієї бактерії для прискорення процесу розкладання та розширення спектру пластиків, які вона може розкладати.

Кардіостимулятор: як технічна помилка врятувала мільйони сердець

Вілсон Ґрейтбетч був інженером-електриком і працював у галузі медичних досліджень у 1956 році, коли припустився помилки, яка змінила і його життя, і всю медицину. Він намагався створити пристрій для запису серцебиття, але випадково поставив не той резистор — замість 10 кОм використав 1 МОм. У результаті пристрій не записував серце, а сам почав видавати імпульси… у чітко ритмічному темпі.

Ґрейтбетч одразу зрозумів, що це може означати, і взявся за створення першого справді портативного кардіостимулятора.

До того моменту кардіостимулятори могли працювати тільки від мережі — максимум, що можна було зробити, це перенести пристрій в іншу кімнату. Ідея про те, що людина з хворим серцем зможе вільно пересуватись, здавалася революційною.

Після кількох років роботи Ґрейтбетч встановив свій винахід першому пацієнту у 1960 році — і вперше в історії вдалося вилікувати блокаду серця в такий спосіб. Пізніше він ще й розробив довговічну літієву батарею, яка забезпечувала живлення на багато років.

Його випадкова помилка перетворилась на один із найважливіших медичних проривів XX століття. У 1985 році Американське товариство професійних інженерів визнало кардіостимулятор одним із десяти найвпливовіших досягнень інженерії за останні 50 років.