Kas vajate elektrit? Hakake nutma.
OK, mitte täpselt. Kuid Iiri teadlased avastasid, et inimese pisaratest leitud valk võib kõrge rõhu all asetades toota elektrit. Nad loodavad, et see leid võib viia ohutumini biomeditsiiniseadmete, näiteks südamestimulaatorite toiteks.
Mõned materjalid, sealhulgas kristallid, luu, puit ja mitmesugused valgud, kogunevad pigistamisel elektrilaengut. Sellel otsesel piesoelektrilisel võimeel on mitmesuguseid rakendusi nagu kitarri ülesvõtted, biomeditsiini andurid, mobiiltelefonide vibraatorid, ookeani sonar ja sigaretisüütajad.
Limericki ülikooli teadlased olid huvitatud, et seda omadust omaks ka valgu lüsosüüm, mida leidub pisarates, süljes, limas ja piimas, kuid mis kanamunades on palju rikkalikum. Nad kristalliseerisid lüsosüümi suure kuumuse käes, panid seejärel rõhu alla ja mõõtsid selle elektrienergiat. Nad ootasid, et selle piesoelektriline koefitsient - selle võimsuse mõõt - oleks sarnaselt teiste biomaterjalidega umbes 1 pikokulm niboni kohta. Kuid lüsosüümil oli piesoelektriline efekt kuni 6, 5 pikokulomi njuutoni kohta. Keskmine efekt oli umbes 2 pikokulmi njuutoni kohta, sarnaselt kvartsile.
"Olime sellest üsna vaimustuses, " ütleb uuringu juhtiv autor Aimee Stapleton. Uurimistöö avaldati eelmisel nädalal ajakirjas Applied Physics Letters .
Stapleton ja tema meeskond (Sean Curtin, True Media) Uurimistööl on mitmeid potentsiaalseid meditsiinilisi rakendusi. Kuna lüsosüüm on biosobiv, võib see potentsiaalselt olla ohutum viis biomeditsiiniseadmete, näiteks südamestimulaatorite, toiteks, millest mõned sõltuvad toksilistest materjalidest nagu plii. Lüsosüümiga toodetud elekter võib potentsiaalselt viia ka paremate ravimite kohaletoimetamissüsteemideni, kus lüsosüümiga töötavad pumbad kontrollivad ravimite aeglast vabanemist.
Kuna lüsosüümi peamine ülesanne on kaitsta nakkuste eest, on see looduslik antimikroobne aine.
"See antibakteriaalne omadus võib olla kasulik biomeditsiinilistes seadmetes, " ütleb Stapleton.
Lüsosüümi on samuti palju ja see on hõlpsasti kättesaadav, muutes selle tööks odavaks materjaliks - seda kasutatakse tavaliselt teadusuuringutes ja toiduainetööstuses säilitusainena. Kuid nagu ütleb Stapleton: "rakenduste realiseerimine võtab kohutavalt kaua aega."
Järgmine samm Stapletoni ja tema meeskonna jaoks on piezoelektrilisuse veel üks aspekt, mida tuntakse vastupidise (või vastupidise või vastupidise) piesoelektrilise efektina. See on siis, kui elektrienergia kasutamine tekitab kristallimaterjalis deformatsiooni. Kui lüsosüüm näitab seda mõju, võib sellel olla ka mitmeid võimalikke kasutusvõimalusi.
"Ma arvan, et lavastus on uute materjalide avastamisel endiselt kõige olulisem aspekt, " ütleb Wisconsini ülikooli materjaliteaduse ja inseneriprofessor Xudong Wang. "Paber mainis, et piesoelektriline koefitsient on umbes sama kui kvarts. See on energia kogumise rakenduste jaoks omamoodi madal. On väga huvitav teada saada selle uue materjali teoreetilist piiri."
Stapleton uuris lüsosüümi, kuna see on valk, mida saab kergesti kristalliseerida, ja teatud tüüpi kristallstruktuuriga materjal on materjali piesoelektrilise potentsiaali võtmetegur. Bioloogiliste materjalide piesoelektrilisust uurivad teadlased on varem vaadelnud keerukamaid materjale, näiteks rakke ja kudesid. Kuid Stapleton arvas, et tasub uurida lihtsat valku, lootuses, et see võib genereerida piesoelektrilisuse protsessi sügavamat mõistmist.
"Me ei saa täielikult aru, kuidas [piesoelektrilisus] töötab, " ütleb ta. "Nii et me arvasime, et alustame põhimõttelistest ehitusplokkidest."
