Potrebujete elektriko? Začnite jokati.
V redu, ne ravno. Toda irski znanstveniki so odkrili, da lahko beljakovine, ki jih najdemo v človeških solzah, pod visokim pritiskom proizvedejo elektriko. Upajo, da bi ta ugotovitev lahko pripeljala do varnejšega napajanja biomedicinskih naprav, kot so srčni spodbujevalniki.
Nekateri materiali, vključno s kristali, kostmi, lesom in različnimi beljakovinami, ob stiskanju nabirajo električni naboj. Ta sposobnost, znana kot neposredna piezoelektričnost, ima raznolike aplikacije kot kitare, biomedicinske senzorje, vibratorje za mobilni telefon, oceanske sonarje in vžigalnike cigaret.
Raziskovalce z Univerze v Limericku je zanimalo, ali ima tudi to lastnost beljakovinski lizocim, ki ga najdemo v solzah, slini, sluzi in mleku, vendar veliko bolj v piščančjih jajcih. Kristalizirali so lizocim z visoko vročino, nato pa ga postavili pod pritisk in izmerili njegovo električno moč. Pričakovali so, da bo njen piezoelektrični koeficient - merilo njegove moči - približno 1 picocoulombs na newton, podobno kot pri drugih biomaterialih. Toda lizocim je dejansko imel piezoelektrični učinek do 6, 5 pikokulomov na newton. Povprečni učinek je bil približno 2 picocoulombs na newton, podoben kremenu.
"Nad tem smo bili zelo navdušeni, " pravi Aimee Stapleton, glavna avtorica študije. Raziskava je bila objavljena prejšnji teden v reviji Applied Physics Letters .
Stapleton in njena ekipa (Sean Curtin, True Media) Raziskava ima številne potencialne medicinske aplikacije. Ker je lizocim biokompatibilen, bi bil lahko varnejši način napajanja biomedicinskih pripomočkov, kot so srčni spodbujevalniki, od katerih se nekateri zanašajo na strupene materiale, kot je svinec. Električna energija, ki jo ustvarjajo lizocimi, lahko tudi privede do boljših sistemov dostave zdravil, v katerih črpalke, ki jih poganjajo lizocimi, nadzorujejo počasno sproščanje zdravil.
Ker je glavno delo lizocima zaščita pred okužbo, je to naravno protimikrobno sredstvo.
"Ta antibakterijska lastnost bi bila lahko uporabna v biomedicinskih pripomočkih, " pravi Stapleton.
Tudi lizocim je na voljo in je na voljo, zato je poceni material za obdelavo - pogosto ga uporabljamo v znanstvenih raziskavah in prehrambeni industriji kot konzervans. Toda, kot pravi Stapleton, "aplikacije zahtevajo zelo dolgo časa, da se realizirajo."
Naslednji korak za Stapleton in njeno ekipo je pogled na drug vidik piezoelektričnosti, znan kot obratni (ali obratni ali obratni) piezoelektrični učinek. Takrat z uporabo električne energije nastane deformacija v kristalnem materialu. Če lizocim pokaže ta učinek, ima lahko tudi številne možnosti uporabe.
"Mislim, da je uspešnost še vedno najpomembnejši vidik za odkrivanje novega materiala, " pravi Xudong Wang, profesor znanosti o materialih in tehniki na univerzi v Wisconsinu. "V prispevku je omenjen, da je piezoelektrični koeficient približno enak kremenu. Pri uporabi za pridobivanje energije je to malo nizko. Teoretična meja tega novega materiala bo zelo zanimiva."
Stapleton je preučeval lizocim, ker je protein, ki ga je mogoče enostavno kristalizirati in imeti določeno vrsto kristalne strukture ključni dejavnik za piezoelektrični potencial materiala. Raziskovalci, ki preučujejo piezoelektričnost v bioloških materialih, so si že prej ogledali bolj zapletene materiale, kot so celice in tkiva. Toda Stapleton je menil, da je smiselno raziskati preprost protein, v upanju, da bo lahko ustvaril globlje razumevanje procesa piezoelektričnosti.
"Ne razumemo popolnoma, kako [piezoelektričnost] deluje, " pravi. "Zato smo mislili, da bomo začeli z bolj temeljnimi gradniki."
