Научные исследования всегда удивляли нас, выявляя неожиданные явления. Последним из них является генетически модифицированный вирус, который оказывается многообещающим источником электричества. Команда Сын Вук Ли, биоинженер из Калифорнийского университета в Беркли, показал, как бактериофаги М13, вирусы, поражающие бактерии, можно превратить в небольшие «электростанции».
Происхождение биологических электрических токов
Концепция биоэлектричества не нова. Уже в XVIII веке итальянский Луиджи Гальвани продемонстрировал, как электрические импульсы могут вызывать мышечные сокращения у лягушек, заложив основы электрофизиологии. Однако детальное понимание этих явлений на молекулярном уровне до сих пор остается загадкой.
Бактериофаг М13 имеет уникальную структуру, «украшенную» белковой оболочкой, состоящей почти из 3.000 копий спирального белка. Такое расположение создает полярность: положительные заряды внутри и отрицательные снаружи. Команда Ли ранее обнаружила, что давление на эти белки приводит к их образованию. пьезоэлектричествоили способность преобразовывать механическую силу в электрическую энергию.
Генерация электрического тока с использованием тепла
Генетически модифицировав вирусы, включив в них определенную белковую последовательность, исследователи заставили их связываться с тонкими никелированными пластинами. Подвергая эти структуры теплу (огню или лазеру), белки плавятся и сворачиваются, нарушая баланс зарядов и генерируя электрическое напряжение.
Этот процесс, известный как пироэлектричество, был дополнительно усилен введением глутамата, отрицательно заряженной аминокислоты, на внешнюю поверхность белков. Вы можете найти здесь дополнительную информацию о проведенном исследовании.
Практическое применение
Исследование открывает путь к нескольким практическим применениям. Одним из них является использование бактериофагов в качестве биосенсоров для обнаружения вредных газов. Используя свою способность генерировать особые электрические сигналы в присутствии определенных химических веществ, таких как ксилол, вирусы могут оказаться эффективными инструментами обнаружения опасных веществ.
Хотя напряжение, создаваемое вирусами, все еще скромное, исследователи с оптимизмом смотрят на возможность его усиления. Вирусы М13 обладают способностью самовоспроизводиться, увеличивая свое количество и, следовательно, интенсивность вырабатываемой электрической энергии.
Посмотрим. Это исследование не только подчеркивает важность биоинженерии в устойчивом производстве энергии, но и открывает новые перспективы в понимании и использовании биологического электричества. Работа Ли и его команды напоминает нам (если они еще нужны), что самые инновационные решения могут прийти из самых неожиданных источников.
