Aimée Stapleton, Irish Research Council EMBARK Postgraduate Fellow à l'Université de Limerick, Irlande et auteur principal de The Direct Piezoelectric Effect in the Globular Protein Lysozyme publié dans Lettres de physique appliquée , Octobre 2017. Crédit :Sean Curtin, TrueMedia.
Une équipe de scientifiques irlandais a découvert que l'application d'une pression sur une protéine présente dans les blancs d'œufs et les larmes peut générer de l'électricité. Les chercheurs de l'Institut Bernal, Université de Limerick (UL), Irlande, observé que les cristaux de lysozyme, une protéine modèle abondante dans les blancs d'œufs des oiseaux ainsi que dans les larmes, la salive et le lait des mammifères peuvent générer de l'électricité lorsqu'ils sont pressés. Leur rapport est publié aujourd'hui (2 octobre) dans la revue, Lettres de physique appliquée .
La capacité de produire de l'électricité en appliquant une pression, dite piézoélectricité directe, est une propriété de matériaux tels que le quartz qui peut convertir l'énergie mécanique en énergie électrique et vice versa. De tels matériaux sont utilisés dans une variété d'applications allant des résonateurs et vibrateurs dans les téléphones portables aux sonars océaniques profonds à l'imagerie par ultrasons. OS, le tendon et le bois sont connus depuis longtemps pour posséder de la piézoélectricité.
"Alors que la piézoélectricité est utilisée tout autour de nous, la capacité de produire de l'électricité à partir de cette protéine particulière n'avait pas été explorée. L'étendue de la piézoélectricité dans les cristaux de lysozyme est significative. Il est du même ordre de grandeur que celui que l'on trouve dans le quartz. Cependant, parce que c'est une matière biologique, il est non toxique et pourrait donc avoir de nombreuses applications innovantes telles que électroactives, revêtements antimicrobiens pour implants médicaux, " a expliqué Aimee Stapleton, l'auteur principal et un boursier de troisième cycle EMBARK du Conseil irlandais de la recherche au Département de physique et à l'Institut Bernal de l'UL.
Les cristaux de lysozyme sont faciles à fabriquer à partir de sources naturelles. "La structure de haute précision des cristaux de lysozyme est connue depuis 1965, " a déclaré le biologiste structural de l'UL et co-auteur, le professeur Tewfik Soulimane. " En fait, c'est la deuxième structure protéique et la première structure enzymatique jamais résolue, " il ajouta, "mais nous sommes les premiers à utiliser ces cristaux pour montrer la preuve de la piézoélectricité".
Les auteurs de The Direct Piezoelectric Effect in the Globular Protein Lysozyme (L to R) John Sweeney, Aimee Stapleton et Vincent Casey de l'Université de Limerick. Crédit :Sean Curtin, TrueMedia.
Selon le chef d'équipe, le professeur Tofail Syed du département de physique de l'UL, "Les cristaux sont l'étalon-or pour mesurer la piézoélectricité dans les matériaux non biologiques. Notre équipe a montré que la même approche peut être adoptée pour comprendre cet effet en biologie. Il s'agit d'une nouvelle approche car les scientifiques ont jusqu'à présent essayé de comprendre la piézoélectricité en biologie en utilisant des structures hiérarchiques complexes telles que les tissus, des cellules ou des polypeptides plutôt que d'étudier des blocs de construction fondamentaux plus simples".
La découverte pourrait avoir des applications de grande envergure et pourrait conduire à d'autres recherches dans le domaine de la récupération d'énergie et de l'électronique flexible pour les dispositifs biomédicaux. Les applications futures de la découverte pourraient inclure le contrôle de la libération de médicaments dans le corps en utilisant le lysozyme comme pompe à médiation physiologique qui récupère l'énergie de son environnement. Étant naturellement biocompatible et piézoélectrique, le lysozyme peut présenter une alternative aux récupérateurs d'énergie piézoélectriques classiques, dont beaucoup contiennent des éléments toxiques tels que le plomb.
Aimée Stapleton, IRC EMBARK Postgraduate Fellow à l'Université de Limerick et auteur principal de The Direct Piezoelectric Effect in the Globular Protein Lysozyme publié le 2 octobre dans Lettres de physique appliquée . Crédit :Sean Curtin, Les vrais médias.
Professeur Luuk van der Wielen, Le directeur de l'Institut Bernal et professeur Bernal d'ingénierie et de conception de biosystèmes a exprimé sa joie devant cette percée des scientifiques de l'UL. "L'Institut Bernal a l'ambition d'avoir un impact sur le monde sur la base de la science de pointe dans un contexte de plus en plus international. L'impact de cette découverte dans le domaine de la piézoélectricité biologique sera énorme et les scientifiques de Bernal mènent de front les progrès dans ce domaine , " il a dit.
Le papier complet, L'effet piézoélectrique direct dans le lysozyme protéique globulaire, par Aimée Stapleton, Mohamed R Noor, John Sweeney, Vincent Casey, Andreï Kholkin, Christophe Silien, Abbasi A. Gandhi, Tewfik Soulimane et Syed A M Tofail, est publié dans Lettres de physique appliquée (02 octobre, 2017).
