哭泣真的让人麻酥酥!科学家利用眼泪中的蛋白质发电

作者 | 发布日期 2017 年 10 月 09 日 6:30 | 分类 医疗科技 , 尖端科技 , 生物科技
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【Technews科技新报】未来,哭也是种能量来源,男儿不必有泪不轻弹。来自爱尔兰利墨瑞克大学伯纳尔研究所的团队发现,蛋清、哺乳动物眼泪、唾液或鼻涕中的蛋白质“溶菌酶”晶体,可透过施加物理压力产生电流,称为直接压电效应(direct piezoelectricity),压电度媲美石英。研究团队说,由于溶菌酶是一种无毒生物材料,这项发现将在生物压电领域发挥影响力,比如医疗植入物抗菌涂层的创新应用。



所谓压电效应,是指电介质材料中一种机械能与电能互换的现象,当对压电材料施以物理压力时,材料体内的电偶极矩会因压缩而变短,此时压电材料为抵抗这变化,会在表面上产生等量的正负电荷以对抗压力、避免变形。这种由于形变而产生电极化的现象称为“正压电效应”,实质上是机械能转化为电能的过程。

若反之,当在压电材料表面施加电场(电压)时,电偶极矩因电场作用被拉长,压电材料为抵抗这变化会沿着电场方向伸长,这种由于电场作用而产生机械形变的过程称为“逆压电效应”,实质上是电能转化为机械能的过程。利用这种机械振动和交流电互相转换的特性,压电材料广泛应用于感测器元件中,如手机谐振器、地震感测器、加速度测量元件、深海声纳等。石英是常见的压电材料,而木材、动物骨骼、皮肤、血管组织也都具有压电性。

生物有机体其实有各种供电来源,比如眼泪一些成分如葡萄糖、乳酸盐等都具发电能力,而日前,复旦大学团队也刚提出一种利用血液流动产生电力的方法。不过现在,就连人类眼泪中的某种蛋白质都可以产生电力了,那就是溶菌酶晶体,当它从外施加物理压力时会产生电能。

▲ 科学家第一次发现眼泪中的溶菌酶晶体具有压电性。(Source:利墨瑞克大学)

过去,溶菌酶(lysozyme)在实验室广泛应用于对细菌进行的细胞破碎技术,加上溶菌酶易结晶的特性,也常用于各种晶体学相关研究,但这是科学家第一次找到溶菌酶具压电性的证据,研究主要作者 Aimee Stapleton 表示,溶菌酶晶体的压电度大到足以媲美石英。

由于溶菌酶是种无毒生物材料,研究团队表示,未来溶菌酶在能量收集、生物医学设备等领域将有许多创新应用,它可以替代一些生物相容性的电子产品,比如常含有毒元素铅的压电能量收集器。这项研究已发布在《应用物理通讯》期刊。

(首图来源:Pixabay

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