Hai bisogno di elettricità? Inizia a piangere.
OK, non esattamente. Ma gli scienziati irlandesi hanno scoperto che una proteina trovata nelle lacrime umane, se sottoposta ad alta pressione, può produrre elettricità. Sperano che questa scoperta possa portare a un modo più sicuro per alimentare dispositivi biomedici come i pacemaker.
Alcuni materiali, tra cui cristalli, ossa, legno e varie proteine, accumulano una carica elettrica quando vengono schiacciati. Questa capacità, nota come piezoelettricità diretta, ha applicazioni varie come pick-up per chitarra, sensori biomedici, vibratori per telefoni cellulari, sonar oceanico e accendisigari.
I ricercatori dell'Università di Limerick erano interessati a vedere se il lisozima proteico, presente nelle lacrime, nella saliva, nel muco e nel latte, ma molto più abbondante nelle uova di gallina, possedesse anche questa proprietà. Hanno cristallizzato il lisozima usando un calore elevato, quindi lo hanno messo sotto pressione e hanno misurato la sua potenza elettrica. Si aspettavano che il suo coefficiente piezoelettrico - una misura della sua potenza - sarebbe stato di circa 1 picocoulomb per newton, simile ad altri biomateriali. Ma il lisozima ha effettivamente avuto un effetto piezoelettrico fino a 6, 5 picocoulomb per Newton. L'effetto medio era di circa 2 picocoulomb per newton, simile al quarzo.
"Ne siamo rimasti piuttosto entusiasti", afferma Aimee Stapleton, autore principale dello studio. La ricerca è stata pubblicata la scorsa settimana sulla rivista Applied Physics Letters .
Stapleton e il suo team (Sean Curtin, True Media) La ricerca ha una serie di potenziali applicazioni mediche. Poiché il lisozima è biocompatibile, potrebbe potenzialmente essere un modo più sicuro di alimentare dispositivi biomedici come i pacemaker, alcuni dei quali si basano su materiali tossici come il piombo. L'elettricità generata dal lisozima potrebbe anche potenzialmente portare a migliori sistemi di erogazione del farmaco, in cui le pompe alimentate da lisozima controllano un lento rilascio di farmaci.
Poiché il compito principale del lisozima è quello di proteggere dalle infezioni, è un antimicrobico naturale.
"Questa proprietà antibatterica potrebbe essere utile nei dispositivi biomedici", afferma Stapleton.
Il lisozima è anche abbondante e facilmente disponibile, il che lo rende un materiale economico con cui lavorare - è comunemente usato nella ricerca scientifica e nell'industria alimentare come conservante. Ma, come dice Stapleton, "le applicazioni richiedono molto tempo per essere realizzate".
Il passo successivo per Stapleton e il suo team è quello di esaminare un altro aspetto della piezoelettricità, noto come effetto piezoelettrico inverso (o inverso o inverso). Questo è quando l'applicazione dell'elettricità crea una deformazione nel materiale cristallino. Se il lisozima mostra questo effetto, potrebbe avere anche una serie di potenziali usi.
"Penso che la performance sia ancora l'aspetto più importante per la scoperta di nuovi materiali", afferma Xudong Wang, professore di scienza dei materiali e ingegneria all'Università del Wisconsin. "L'articolo menziona il coefficiente piezoelettrico è quasi lo stesso del quarzo. Questo è un po 'basso per le applicazioni di raccolta di energia. Sarà molto interessante conoscere il limite teorico di questo nuovo materiale."
Stapleton stava studiando il lisozima perché è una proteina che può essere facilmente cristallizzata e avere un certo tipo di struttura cristallina è un fattore chiave per il potenziale piezoelettrico di un materiale. I ricercatori che studiano piezoelettricità in materiali biologici hanno precedentemente esaminato materiali più complessi come cellule e tessuti. Ma Stapleton ha pensato che valesse la pena studiare una semplice proteina, nella speranza che potesse generare una comprensione più profonda del processo di piezoelettricità.
"Non comprendiamo appieno il funzionamento della [piezoelettricità]", afferma. "Quindi abbiamo pensato di iniziare con blocchi più fondamentali."
