Besoin d'électricité? Commence à pleurer.
OK pas vraiment. Mais des scientifiques irlandais ont découvert qu'une protéine présente dans les larmes humaines peut, lorsqu'elle est soumise à une pression élevée, produire de l'électricité. Ils espèrent que cette découverte pourrait conduire à un moyen plus sûr d’alimenter des dispositifs biomédicaux tels que les stimulateurs cardiaques.
Certains matériaux, notamment les cristaux, les os, le bois et diverses protéines, accumulent une charge électrique lors du pressage. Cette capacité, connue sous le nom de piézoélectricité directe, a des applications aussi variées que les capteurs de guitare, les capteurs biomédicaux, les vibrateurs de téléphone portable, le sonar de mer et les allume-cigarettes.
Les chercheurs de l'Université de Limerick souhaitaient savoir si le lysozyme, une protéine présente dans les larmes, la salive, le mucus et le lait - mais beaucoup plus abondant dans les œufs de poule - possédait également cette propriété. Ils ont cristallisé le lysozyme en utilisant une chaleur élevée, puis l'ont mis sous pression et ont mesuré son rendement électrique. Ils s'attendaient à ce que son coefficient piézoélectrique - une mesure de sa puissance - soit d'environ 1 picocoulombs par newton, ce qui est similaire aux autres biomatériaux. Mais le lysozyme avait en réalité un effet piézoélectrique allant jusqu’à 6, 5 picocoulombs par newton. L'effet moyen était d'environ 2 picocoulombs par newton, semblable au quartz.
«Cela nous a enthousiasmés», a déclaré Aimee Stapleton, l'auteure principale de l'étude. La recherche a été publiée la semaine dernière dans la revue Applied Physics Letters .
Stapleton et son équipe (Sean Curtin, True Media) La recherche a un certain nombre d'applications médicales potentielles. Le lysozyme étant biocompatible, il pourrait constituer un moyen plus sûr d’alimenter des dispositifs biomédicaux tels que des stimulateurs cardiaques, dont certains reposent sur des substances toxiques comme le plomb. L'électricité générée par le lysozyme pourrait également potentiellement conduire à de meilleurs systèmes d'administration de médicaments, dans lesquels des pompes à lysozyme contrôlent une libération lente des médicaments.
Puisque le lysozyme a pour tâche principale de protéger contre les infections, il s'agit d'un antimicrobien naturel.
«Cette propriété antibactérienne pourrait être utile dans les dispositifs biomédicaux», déclare Stapleton.
Le lysozyme est également abondant et facilement disponible, ce qui en fait un matériau peu coûteux pour travailler - il est couramment utilisé dans la recherche scientifique et dans l'industrie alimentaire comme agent de conservation. Mais, comme le dit Stapleton, «les applications mettent beaucoup de temps à être réalisées».
Stapleton et son équipe doivent ensuite se pencher sur un autre aspect de la piézoélectricité, appelé effet piézoélectrique inverse (ou inverse ou inverse). C'est à ce moment que l'application d'électricité crée une déformation dans le matériau cristallin. Si le lysozyme présente cet effet, il pourrait également avoir plusieurs utilisations potentielles.
"Je pense que la performance reste l'aspect le plus important pour la découverte de nouveaux matériaux", déclare Xudong Wang, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à l'Université du Wisconsin. "L'article mentionnait que le coefficient piézoélectrique était à peu près le même que le quartz. C'est assez faible pour les applications de récupération d'énergie. Il sera très intéressant de connaître la limite théorique de ce nouveau matériau."
Stapleton étudiait le lysozyme, car il s’agit d’une protéine qui peut être facilement cristallisée. Le fait d’avoir un certain type de structure cristalline est un facteur clé du potentiel piézoélectrique d’un matériau. Les chercheurs qui étudient la piézoélectricité dans les matériaux biologiques ont déjà étudié des matériaux plus complexes tels que les cellules et les tissus. Mais Stapleton a estimé qu'il était intéressant d'étudier une protéine simple, dans l'espoir qu'elle puisse générer une compréhension plus approfondie du processus de la piézoélectricité.
«Nous ne comprenons pas bien le fonctionnement de [la piézoélectricité]», dit-elle. "Nous avons donc pensé commencer avec des blocs de construction plus fondamentaux."
