- Muốn sạc pin, chỉ cần… mặc áo
- Biến ý tưởng khởi nghiệp thành hiện thực
- Tơ nhện nhân tạo bền hơn thép được làm từ… nước
Nhóm các nhà khoa học của Viện nghiên cứu Bernal thuộc Đại học Limerick, Ireland đang nghiên cứu về ứng dụng tạo ra điện từ nước mắt và nước bọt
Chất đạm đặc biệt
Chất đạm (protein) lysozymel là một dạng tinh thể đặc biệt có trong nước mắt, nước bọt, sữa, chất nhầy, lòng trắng trứng… Chúng có khả năng phá vỡ thành tế bào vi khuẩn và làm chúng yếu đi, đặc biệt nó có đặc tính gọi là hiện tượng áp điện (piezoelectricity), có nghĩa enzyme này có thể chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện.
Các nhà nghiên cứu còn cho rằng, nếu biết khai thác đúng cách lysozyme có thể được dùng để cung cấp năng lượng cho những thiết bị sinh học hoạt động trong cơ thể người. Loại enzyme này cũng có thể sử dụng để kiểm soát giải phóng thuốc trong cơ thể.
Bằng việc tác động lên các tinh thể lysozymel bị chèn ép bởi 2 tấm kính, nhóm nghiên cứu của Đại học Limerick (Ireland) cho biết, họ đã đo được một dạng năng lượng gọi là áp điện, nơi tích tụ các điện tích phản xạ trước các áp lực cơ học.
Hiệu ứng áp điện là một hiện tượng vật lý được nhà khoáng vật học người Pháp phát hiện đầu tiên vào năm 1817. Hiện tượng xảy ra như sau: người ta tìm được một loại chất có tính chất hóa học gần giống gốm (ceramic) và có hiệu ứng thuận nghịch: khi áp vào nó một trường điện thì nó biến đổi hình dạng, và ngược lại khi dùng lực cơ học tác động vào nó thì nó tạo ra điện tích trên bề mặt xác định.
“Khả năng sản xuất điện từ loại protein đặc biệt này đã không được khám phá theo một cách chuẩn mực từ trước đến nay. Nó là một loại vật liệu sinh học lành tính, không độc hại, vì vậy nó có thể được ứng dụng như một lớp phủ chống vi khuẩn cho các hoạt động cấy ghép y học”, Amiee Stapleton, nhà vật lý học tại Viện Barnak thuộc Đại học Limerick cho biết.
Ngoài ra, tinh thể của lysozymel còn được so sánh với tinh thể thạch anh, bởi nó được biết đến với khả năng áp điện, được 2 anh em nhà vật lý học người Pháp Pierre và Jacques Curie phát hiện vào cuối thế kỷ XIX. Tuy nhiên, thạch anh là loại vật liệu phi sinh học nên việc tìm ra một chất tương đương phù hợp với cơ thể như lysozymel có thể mở ra một kỷ nguyên mới cho sự phát triển của các thiết bị cấy ghép cần điện áp.
Kỷ nguyên khai thác điện sinh học
“Đây là một phương pháp tiếp cận mới, chúng tôi đang đi sâu nghiên cứu cách sản sinh ra điện áp ở cấp độ cao hơn, phức tạp hơn như mô, tế bào, hay protein thay cho việc chỉ nghiên cứu các nhóm chức năng cơ bản”, Tofail Syed, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết.
Đặc biệt, nhiều ứng dụng y học có thể sẽ được áp dụng sau khi phát hiện này của các nhà khoa học Ireland công bố, như việc đưa thuốc vào cơ thể và đồng thời kiểm soát nó hiệu quả dựa vào cảm biến năng lượng của protein lysozymel ở dưới da. “Chúng tôi đặc biệt cho rằng, lysozymel còn được sử dụng như một chất phụ gia, màng bọc phụ gia có thể phân hủy sinh học, phụ gia kháng khuẩn để đảm bảo việc cấy ghép thành công”, nhóm nghiên cứu cho biết.
Nếu nguồn nguyên liệu sinh học lysozymel được sử dụng rộng rãi trong tương lai, nó sẽ đóng góp lớn trong các ngành khoa học. Trước đây, nó từng được nhà khoa học Alexander Fleming nghiên cứu như một chất tiền kháng sinh tiềm năng trước khi ông phát minh ra penicillin và nó đã được vẽ hình đồ họa 3 chiều đầu tiên vào năm 1965.
