有了这种物质，一把鼻涕一把眼泪也能发电

来自爱尔兰利墨瑞克大学（University of Limerick）伯纳尔研究所的团队发现，鸟类的蛋清、哺乳动物眼泪、唾液或鼻涕中的蛋白质“溶菌酶（lysozyme）”晶体，可透过施加物理压力产生电流，称为直接压电效应（direct piezoelectricity），压电度媲美石英。研究团队说，由于溶菌酶是一种无毒生物材料，这项发现将在生物压电领域发挥影响力，比如医疗植入物抗菌涂层的创新应用。

图丨莫瑞克大学物理系博士后，此项研究的主作者 Aimee Stapleton。

所谓压电效应，是指电介质材料中一种机械能与电能互换的现象，当对压电材料施以物理压力时，材料体内的电偶极矩会因压缩而变短，此时压电材料为抵抗这变化，会在表面上产生等量的正负电荷以对抗压力、避免变形。这种由于形变而产生电极化的现象称为“正压电效应”，实质上是机械能转化为电能的过程。

若反之，当在压电材料表面施加电场（电压）时，电偶极矩因电场作用被拉长，压电材料为抵抗这变化会沿着电场方向伸长，这种由于电场作用而产生机械形变的过程称为“逆压电效应”，实质上是电能转化为机械能的过程。利用这种机械振动和交流电互相转换的特性，压电材料广泛应用于感测器元件中，如手机谐振器、地震感测器、加速度测量元件、深海声纳等。石英是常见的压电材料，而木材、动物骨骼、皮肤、血管组织也都具有压电性。

生物有机体其实有各种供电来源，比如眼泪一些成分如葡萄糖、乳酸盐等都具发电能力，而日前，复旦大学团队也刚提出一种利用血液流动产生电力的方法。不过现在，就连人类眼泪中的某种蛋白质都可以产生电力了，那就是溶菌酶晶体，当它从外施加物理压力时会产生电能。

图丨科学家第一次发现眼泪中的溶菌酶晶体具有压电性。

过去，溶菌酶（lysozyme）在实验室广泛应用于对细菌进行的细胞破碎技术，加上溶菌酶易结晶的特性，也常用于各种晶体学相关研究，但这是科学家第一次找到溶菌酶具压电性的证据，研究主要作者 Aimee Stapleton 表示，溶菌酶晶体的压电度大到足以媲美石英。

溶菌酶晶体可以很轻松的从天然材料中制造出来。“人们早在 1956 年就得到了溶菌酶晶体的高精结构”，结构生物学家、该研究的联合作者 Tewfik Soulimane 教授说道，“事实上，它是人类首个解开整体结构的酶，也是第二个解开整体结构的蛋白。但是我们是首个展示出溶菌酶晶体压电性的团队。”

图丨爱尔兰利莫瑞克大学展示出溶菌酶电压性的三位研究人员（从左到右）John Sweeney， Aimee Stapleton 和 Vincent Casey。

据研究团队的队长，莫瑞克大学物理系教授 Tofail Syed 表示：“在非生物材料中，晶体是测量压电性的黄金标准。我们的成果展示出同样的手段也可以用于生物材料。这是一种全新的思路，因为在此之前，科学家一直都以复杂的阶级结构，比如组织、细胞，或者多肽缩多氨酸来试图理解生物压电材料，而不是从基础模块开始。”

由于溶菌酶是种无毒生物材料，研究团队表示，未来溶菌酶在能量收集、生物医学设备等领域将有许多创新应用，它可以替代一些生物相容性的电子产品，比如常含有毒元素铅的压电能量收集器。这项研究已发布在10月2日的《应用物理通讯》期刊上。

本文综合自Deeptech、Technews报道

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