اكتشف فريق علماء من جامعة ليمريك (University of Limerick) أنه بتطبيق ضغط على بروتين يتواجد في بياض البيض والدموع، يمكن توليد الكهرباء، فلاحظ الباحثون العلميون في معهد بِرنال -التابع لنفس الجامعة- أن بلورات إنزيم الليزوزيم (lysozyme) -وهو بروتين نموذجي يتوافر بكثرة في بياض بيض الطيور، بالإضافة إلى الدموع، واللعاب، وحليب الثديات- قادرة على توليد الكهرباء عندما تُضغَط، وقد نُشر تقريرهم في مجلة (Applied Physics Letters).
وتُعَد قابلية توليد الكهرباء بتطبيق ضغط، والمعروفة بالكهرباء الضغطية المباشرة (direct piezoelectricity)، خاصيةً لبعض المواد -مثل الكوارتز- التي تستطيع تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، والعكس، وتُستخدم هكذا مواد في العديد من التطبيقات، انطلاقًا من المِرنانات والهزازات في الهواتف النقالة، إلى الصونارات في قعر المحيط وتقنيات التصوير بالأمواج فوق الصوتية، ومن المعروف منذ القدم امتلاك بعض المواد -كالعظام والأوتار والخشب- لخاصيّة الكهرباء الضغطيّة.
فسّرت آيمي ستابليتون (Aimee Stapleton)، المؤلف الرئيس، وطالبة دراسات ما بعد الجامعة في مجلس الأبحاث الأيرلندي في قسم الفيزياء التابع لمعهد بِرنال في جامعة ليمريك، قالت: «رغم أن استخدام الكهرباء الضغطية واسع الانتشار، لم يتم تقصي استطاعة توليد الكهرباء من هذا البروتين بالتحديد بعد، فيبدو مجال خاصية الكهرباء الضغطية في بلورات الليزوزيم مهمًا، إذ يتساوى مع مجال تلك الخاصية في الكوارتز، ولأن الليزوزيم مادة بيولوجية، فهو غير سامّ، وبالتالي يمكن توظيفه في العديد من التطبيقات المُبتكرة، مثل الأغلفة المضادة للميكروبات ذات النشاط الكهربائي المُستخدَمة في الغِرسات الطبية»، ويسهل صنع بلورات الليزوزيم من مصادر طبيعية، فقال الأستاذ توفيق سليمان (Tewfik Soulimane)، وهو اختصاصي بيولوجيا بنيوية في جامعة ليمريك ومؤلف مشارك للدراسة: «لقد عُرفت بنية بلورات الليزوزيم بدقة عالية منذ عام 1965، في الواقع، إنها تعد البنية البروتينية الثانية والإنزيمية الأولى التي تم تحليلها على الإطلاق، لكننا أول من يستخدم هذه البلورات لإثبات امتلاكها خاصية الكهرباء الضغطية».
وحسب قائد الفريق، الأستاذ طُفيل سيّد (Tofail Syed)، من قسم الفيزياء في جامعة ليمريك، قال: «تُعدّ البلورات معيارًا ذهبيًا في قياس الكهرباء الضغطية في المواد غير البيولوجية، وقد أظهر فريقنا البحثي إمكانية اتباع المقاربة ذاتها لفهم هذا التأثير في البيولوجيا، وتعتبر هذه المقاربة حديثةً، فقد حاول العلماء حتى الوقت الراهن فهم الكهرباء الضغطية في البيولوجيا باستخدام بنى تراتبية معقدة -مثل النُسُج أو الخلايا أو عديدات الببتيد- عوضًا عن تحري بُنًا أساسيّة أبسط تكوينًا».
قد يمتلك هذا الاكتشاف تطبيقات واسعة الانتشار، وقد يؤدي إلى المزيد من البحث في مجال حصد الطاقة والإلكترونيات المرنة للأجهزة الطبية البيولوجية، وقد تتضمن التطبيقات المستقبلية لهذا الاكتشاف التحكم في تحرر الأدوية في الجسم باستخدام الليزوزيم كمضخة فيزيولوجية التوسط تفتش عن الطاقة في محيطها، وربما يقدّم الليزوزيم بديلًا عن حاصدات طاقة الكهرباء الضغطية التقليدية، والتي يحتوي العديد منها على عناصر سامّة كالرصاص؛ وذلك لكون الليزوزيم متوافقًا حيويًا وكهرضغطيًا بطبيعته.
الأستاذ لوك ﭬان دير ﭬيلين (Luuk van der Wielen)، مدير معهد بِرنال وأستاذ في هندسة وتصميم الأنظمة البيولوجية فيه، عبّر عن سروره بهذا الاكتشاف المميز الذي قام به علماء جامعة ليمريك، فقال: «لدى معهد بِرنال الطموح بالتأثير على العالم على أساس التفوق العلمي بسياق عالمي متزايد، وسيكون وقع هذا الاكتشاف كبيرًا في مجال الكهرباء الضغطية البيولوجية، ويقود علماء بِرنال الجهد في هذا المجال».
- ترجمة: سارة وقاف
- تدقيق: صهيب الأغبري
- تحرير: محمد سمور
- المصدر
