Треба вам струја? Почните да плачете.
ОК, не баш. Али ирски научници су открили да протеин који се налази у људским сузама може, када се стави под висок притисак, произвести струју. Надају се да би овај налаз могао довести до сигурнијег начина напајања биомедицинских уређаја попут пејсмејкера.
Неки материјали, укључујући кристале, кости, дрво и разне бјеланчевине, накупљају електрични набој када се стисну. Ова способност, позната као директна пиезоелектричност, има разне апликације као што су гитаре, биомедицински сензори, вибратори за мобителе, океански сонар и упаљачи за цигарете.
Истраживачи са Универзитета у Лимерику били су заинтересовани да виде да ли протеин лизоцим који се налази у сузама, слини, слузи и млеку - али много обилнији у пилећим јајима - такође има то својство. Кристализирали су лизоцим користећи велику топлоту, а затим га ставили под притисак и измерили му електрични учинак. Очекивали су да ће његов пиезоелектрични коефицијент - мера његове снаге - бити око 1 пицоцоуломбс по невтону, слично као и други биоматеријали. Али лизоцим је заправо имао пиезоелектрични ефекат до 6, 5 пикокулома по невтону. Просечни ефекат био је око 2 пицоцоуломба по невтону, сличан кварцу.
„То нас је прилично узбуђивало“, каже Аимее Стаплетон, водећа ауторица студије. Истраживање је објављено прошле седмице у часопису Апплиед Пхисицс Леттерс .
Стаплетон и њен тим (Сеан Цуртин, Труе Медиа) Истраживање има бројне потенцијалне медицинске примене. Будући да је лизоцим биокомпатибилан, потенцијално може бити сигурнији начин напајања биомедицинских уређаја попут пејсмејкера, од којих се неки ослањају на токсичне материје као што је олово. Електрична енергија произведена лизоцимом такође може потенцијално довести до бољих система за испоруку лекова, у којима пумпе које покрећу лизоцим контролирају споро ослобађање лекова.
Пошто је главни посао лизозима заштитити од инфекције, то је природни антимикробни лек.
"Ово антибактеријско својство може бити корисно у биомедицинским уређајима", каже Стаплетон.
Лизозим је такође богат и лако доступан, што га чини јефтиним материјалом за рад - обично се користи у научним истраживањима и у прехрамбеној индустрији као конзерванс. Али, како каже Стаплетон, "апликације захтевају много времена да се реализују."
Следећи корак за Стаплетон и њен тим јесте да се осврне на још један аспект пиезоелектричности, познат као обрнути (или обрнути или обрнути) пиезоелектрични ефекат. То је случај када примена електричне енергије ствара деформацију у кристалном материјалу. Ако лизоцим покаже овај ефекат, могао би имати и бројне потенцијалне употребе.
"Мислим да је представа још увек најважнији аспект за откривање нових материјала", каже Ксудонг Ванг, професор науке о материјалу и инжењерству на Универзитету у Висконсину. "У раду је поменут да је пиезоелектрични коефицијент приближно исти као кварц. Ово је мало за примену у производњи енергије. Биће врло занимљиво знати теоријску границу овог новог материјала."
Стаплетон је проучавао лизоцим зато што је то протеин који се лако кристализује, а постојање одређене врсте кристалне структуре је кључни фактор за пиезоелектрични потенцијал материјала. Истраживачи који проучавају пиезоелектричност у биолошким материјалима претходно су разгледали сложеније материјале попут ћелија и ткива. Али Стаплетон је закључио да је вредно истражити једноставан протеин, надајући се да би он могао да створи дубље разумевање процеса пиезоелектричности.
"Не разумијемо у потпуности како [пиезоелектричност] функционише", каже она. "Па смо мислили да ћемо почети са темељнијим блоковима."
