Trebate struju? Počnite plakati.
OK, ne baš. Ali irski znanstvenici otkrili su da protein koji se nalazi u ljudskim suzama može, kada se stavi pod visok pritisak, proizvesti električnu energiju. Nadaju se da bi ovaj nalaz mogao dovesti do sigurnijeg načina napajanja biomedicinskih uređaja poput pejsmejkera.
Neki materijali, uključujući kristale, kosti, drvo i razne bjelančevine, pri stiskanju akumuliraju električni naboj. Ova sposobnost, poznata kao izravna piezoelektričnost, ima različite programe poput gitarskih prijemnika, biomedicinskih senzora, vibratora mobitela, oceana sonara i upaljača za cigarete.
Istraživači sa Sveučilišta u Limericku bili su zainteresirani vidjeti da li proteinski lizocim koji se nalazi u suzama, slini, sluzi i mlijeku - ali daleko obilniji u pilećim jajima - ima i ovo svojstvo. Kristalizirali su lizocim koristeći veliku toplinu, a zatim ga stavili pod pritisak i izmjerili mu električni učinak. Očekivali su da će mu piezoelektrični koeficijent - mjera njegove snage - biti oko 1 picocoulombs po newtonu, slično kao i drugi biomaterijali. Ali lizocim je zapravo imao piezoelektrični učinak i do 6, 5 pikokuloma po newtonu. Prosječni učinak bio je oko 2 picocoulomba po newtonu, slično kao kvarc.
„To nas je prilično uzbuđivalo“, kaže Aimee Stapleton, vodeća autorica studije. Istraživanje je objavljeno prošlog tjedna u časopisu Applied Physics Letters .
Stapleton i njezin tim (Sean Curtin, True Media) Istraživanje ima niz potencijalnih medicinskih primjena. Budući da je lizocim biokompatibilan, potencijalno može biti sigurniji način napajanja biomedicinskih uređaja poput pejsmejkera, od kojih se neki oslanjaju na toksične materije poput olova. Električna energija proizvedena lizozimom može također dovesti do boljih sustava isporuke lijekova, u kojima pumpe koje pokreću lizocim kontroliraju sporo oslobađanje lijekova.
Budući da je glavni posao lizozima zaštititi od infekcije, prirodni je antimikrobni lijek.
"Ovo antibakterijsko svojstvo moglo bi biti korisno u biomedicinskim uređajima", kaže Stapleton.
Lizozim je također u izobilju i lako dostupan, što ga čini jeftinim materijalom za rad - obično se koristi u znanstvenim istraživanjima i prehrambenoj industriji kao konzervans. Ali, kako kaže Stapleton, "aplikacije im trebaju dosta dugo da budu realizirane."
Sljedeći korak za Stapleton i njezin tim jest pogled na još jedan aspekt piezoelektričnosti, poznat kao obrnuti (ili obrnuti ili obrnuti) piezoelektrični učinak. To je slučaj kada primjena električne energije stvara deformaciju u kristalnom materijalu. Ako lizocim pokaže ovaj učinak, mogao bi imati i brojne mogućnosti.
"Mislim da je izvedba i dalje najvažniji aspekt za otkrivanje novih materijala", kaže Xudong Wang, profesor znanosti o materijalima i inženjerstva na Sveučilištu Wisconsin. "U radu se spominje da je piezoelektrični koeficijent približno isti kao kvarc. To je malo za primjenu u proizvodnji energije. Bilo bi vrlo zanimljivo znati teorijsku granicu ovog novog materijala."
Stapleton je proučavao lizocim jer je to protein koji se lako kristalizira, a postojanje određene vrste kristalne strukture ključni je faktor za piezoelektrični potencijal materijala. Istraživači koji proučavaju piezoelektričnost u biološkim materijalima prethodno su pogledali složenije materijale poput stanica i tkiva. Ali Stapleton je zaključio da je vrijedno istražiti jednostavan protein, nadajući se da bi on mogao stvoriti dublje razumijevanje procesa piezoelektričnosti.
"Ne razumijemo u potpunosti kako [piezoelektričnost] djeluje", kaže ona. "Stoga smo mislili da ćemo početi s temeljnijim blokovima."
