Prąd rodzi się we łzach

Prąd rodzi się we łzach

Naukowcy z Uniwersytetu w Limerick (UL) w Irlandii zauważyli, że kryształki lizozymu, proteiny występującej obficie w białku jaj, jak również we łzach, ślinie i mleku ssaków, mogą wytwarzać energię elektryczną po naciśnięciu. Ich raport został opublikowany w Applied Physics Letters.

Zdolność do wytwarzania energii elektrycznej przez zastosowanie ciśnienia, określana jako bezpośrednia piezoelektryczność, jest właściwością materiałów takich jak kwarc, które mogą przekształcić energię mechaniczną w energię elektryczną i odwrotnie. Takie materiały są stosowane w różnych dziedzinach, począwszy od rezonatorów i wibratorów w telefonach komórkowych po ultrasonografię. Kość, ścięgno i drewno są od dawna znane jako posiadające tę właściwość.

Choć piezoelektryczność jest używana wszędzie wokół nas, to nie odkryto możliwości wytwarzania energii elektrycznej z tego konkretnego białka, a stopień piezoelektryczności w kryształach lizozymu jest znaczący i ma tę samą wielkość co kwarc. Jest materiałem biologicznym, jest nietoksyczny, więc może mieć wiele innowacyjnych zastosowań, takich jak elektroaktywne, antybakteryjne powłoki do implantów medycznych " - wyjaśnia Aimee Stapleton.

Kryształy lizozymu są łatwe do uzyskania z naturalnych źródeł. "Precyzyjna struktura kryształków lizozymu jest znana od 1965 roku" - powiedział biolog strukturalny UL i współautor prof. Tewfik Soulimane. "W rzeczywistości jest to druga struktura białka i pierwsza enzymu, która została kiedykolwiek opisana" – dodał. Zespół z Limerick jest natomiast pierwszym, który użył lizozymu, żeby wykazać jego piezoelektryczność.

Według przewodniczącego zespołu profesora Tofail Syed z Wydziału Fizyki UL, kryształy są złotym standardem do pomiaru piezoelektryczności w materiałach niebiologicznych. „Nasz zespół wykazał, że takie podejście można zastosować w celu zrozumienia tego zjawiska w biologii. Jest to nowe podejście, jako że naukowcy starali się zrozumieć piezoelektryczność w tej nauce przy użyciu złożonych struktur hierarchicznych, takich jak tkanki, komórki lub polipeptydy, a nie prostsze fundamentalne elementy konstrukcyjne."

Odkrycie może mieć szerokie zastosowanie i doprowadzić do dalszych badań w dziedzinie pozyskiwania energii i elastycznej elektroniki urządzeń biomedycznych. Przyszłe zastosowania odkrycia mogą obejmować kontrolę uwalniania leków w organizmie za pomocą lizozymu jako pompy fizjologicznej, która odprowadza energię z otoczenia. Jako że jest on biokompatybilny i piezoelektryczny, może stanowić alternatywę dla konwencjonalnych zbieraczy energii piezoelektrycznej, z których wiele zawiera elementy toksyczne, takie jak ołów.

Profesor Luuk van der Wielen, dyrektor instytutu, z którego pochodzą naukowcy, wyraził radość z odkrycia. "Instytut Bernal ma ambicję wpływania na świat w oparciu o naukę w coraz większym stopniu w kontekście międzynarodowym. Wpływ tego odkrycia na biologiczną piezoelektryczność będzie ogromny" – powiedział.

(KB)