¿Necesitas electricidad? Comenzar a llorar.
OK, no exactamente Pero los científicos irlandeses han descubierto que una proteína que se encuentra en las lágrimas humanas puede, cuando se coloca bajo alta presión, producir electricidad. Esperan que este hallazgo pueda conducir a una forma más segura de alimentar dispositivos biomédicos como los marcapasos.
Algunos materiales, como cristales, huesos, madera y diversas proteínas, acumulan una carga eléctrica cuando se exprimen. Esta capacidad, conocida como piezoelectricidad directa, tiene aplicaciones tan variadas como pastillas de guitarra, sensores biomédicos, vibradores de teléfonos celulares, sonar oceánico y encendedores de cigarrillos.
Los investigadores, de la Universidad de Limerick, estaban interesados en ver si la proteína lisozima, encontrada en lágrimas, saliva, moco y leche, pero mucho más abundante en huevos de gallina, también tenía esta propiedad. Cristalizaron la lisozima usando calor alto, luego la pusieron bajo presión y midieron su producción eléctrica. Esperaban que su coeficiente piezoeléctrico, una medida de su poder, fuera de alrededor de 1 picocoulombs por newton, similar a otros biomateriales. Pero la lisozima en realidad tuvo un efecto piezoeléctrico de hasta 6.5 picocoulombs por newton. El efecto promedio fue de alrededor de 2 picocoulombs por newton, similar al cuarzo.
"Estábamos bastante emocionados por eso", dice Aimee Stapleton, autora principal del estudio. La investigación fue publicada la semana pasada en la revista Applied Physics Letters .
Stapleton y su equipo (Sean Curtin, True Media) La investigación tiene una serie de posibles aplicaciones médicas. Debido a que la lisozima es biocompatible, podría ser una forma más segura de alimentar dispositivos biomédicos como marcapasos, algunos de los cuales dependen de materiales tóxicos como el plomo. La electricidad generada por lisozima también podría conducir a mejores sistemas de suministro de medicamentos, en los cuales las bombas alimentadas por lisozima controlan una liberación lenta de medicamentos.
Dado que el trabajo principal de la lisozima es proteger contra la infección, es un antimicrobiano natural.
"Esta propiedad antibacteriana podría ser útil en dispositivos biomédicos", dice Stapleton.
La lisozima también es abundante y fácilmente disponible, por lo que es un material económico para trabajar, se usa comúnmente en la investigación científica y en la industria alimentaria como conservante. Pero, como dice Stapleton, "las aplicaciones tardan mucho tiempo en realizarse".
El siguiente paso para Stapleton y su equipo es observar otro aspecto de la piezoelectricidad, conocido como el efecto piezoeléctrico inverso (o inverso o inverso). Esto es cuando la aplicación de electricidad crea una deformación en el material cristalino. Si la lisozima muestra este efecto, también podría tener varios usos potenciales.
"Creo que el rendimiento sigue siendo el aspecto más importante para el descubrimiento de nuevos materiales", dice Xudong Wang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Wisconsin. "El artículo menciona que el coeficiente piezoeléctrico es casi el mismo que el cuarzo. Esto es un poco bajo para aplicaciones de recolección de energía. Será muy interesante conocer el límite teórico de este nuevo material".
Stapleton estaba estudiando la lisozima porque es una proteína que puede cristalizarse fácilmente, y tener un cierto tipo de estructura cristalina es un factor clave para el potencial piezoeléctrico de un material. Los investigadores que estudian la piezoelectricidad en materiales biológicos han examinado previamente materiales más complejos como células y tejidos. Pero Stapleton pensó que valía la pena investigar una proteína simple, con la esperanza de que pudiera generar una comprensión más profunda del proceso de piezoelectricidad.
"No entendemos completamente cómo funciona [la piezoelectricidad]", dice ella. "Así que pensamos que comenzaríamos con bloques de construcción más fundamentales".
