ממצא מפתיע: חלבון שנמצא בעיניים וברוק יכול לייצר מתח חשמלי בצורתו הגבישית. האם בקרוב נראה מכשירים רפואיים שפועלים באמצעות דמעות?

דמעות הן מערך ההגנה האחרון של העין. אולם במבט מעמיק מגלים שלא כל הדמעות זהות  ושיש להן תפקידים נוספים, בעיקר ככלי להעברת מסרים חברתיים. מדענים מאוניברסיטת לימריק באירלנד דיווחו לאחרונה שאפשר לנצל מרכיב מסוים בדמעות גם כדי לייצר חשמל.

המרכיב הזה הוא הליזוזים – חלבון אנטי-חיידקי נפוץ מאוד שקיים בין השאר בדמעות וברוק ומגן על גוף האדם מפלישה של חיידקים. את הליזוזים גילה כבר ב-1921 אלכסנדר פלמינג במהלך חיפושיו אחר אנטיביוטיקה. די מהר התברר שהליזוזים אמנם פועל נגד חיידקים, אך יעילותו מוגבלת מאוד, ופלמינג הפנה את מאמציו לאפיקים אחרים.

הליזוזים הוא אנזים נפוץ מאוד. ואפשר להפיק אותו בקלות מדמעות ועוד יותר בקלות מחלבון של ביצי תרנגולת. כבר בשנת 1937 הצליח אדוארד אברהם לייצר ממנו גבישים וב-1965 פענחו את המבנה התלת-ממדי שלו ואת אופן פעולתו.

אף שמדובר בחלבון מוכר וידוע שנחקר רבות, החוקרים האירים הצליחו כעת לגלות עליו מידע חדש. הם מצאו שאם מפעילים על הגביש שלו לחץ מכני, הוא מייצר מתח חשמלי. התופעה הזאת ,שנקראת פיאזו-אלקטריות, אינה חדשה לכשעצמה – גבישים שמבוססים עליה נמצאים בטלפונים חכמים, במחשבים, במסכים וכמעט בכל מכשיר אלקטרוני מתוחכם. עם זאת, עד כה לא חזו בה בדמעות.

מהי פיאזו-אלקטריות? עוד לפני סוף המאה ה-19 גילו האחים ז'אק ופייר קירי שכשמפעילים לחץ על חומרים בעלי סימטריה גבישית מתאימה, המרחקים בין האטומים בגביש משתנים מעט ונוצר מתח חשמלי. התופעה היא דו כיוונית – כלומר גם הפעלת מתח חשמלי על הגבישים גורמת לשינוי המרחקים בין האטומים בגביש ולכן מותחת או מכווצת אותו.

כיום משתמשים באפקט הפיאזו-אלקטרי ביישומי חישה שמבוססים על זיהוי השינוי במתח החשמלי בתגובה ללחץ. האפקט ההפוך, שבו ממדי הגביש משתנים בתגובה למתח חשמלי, שימושי אף יותר. הוא נותן מענה מצוין ליישומים שדורשים שליטה מהירה ומדויקת מאוד במיקום של רכיב כלשהו – למשל בשסתומים מהירים, בתהליכי ייצור ואפיון של מוליכים למחצה ובמכשירים רפואיים מתקדמים.

החוקרים האירים מציינים שהליזוזים הוא חומר ביולוגי שאינו רעיל, ולכן גילוי האפקט הפיאזו-אלקטרי בגבישים שלו יכול להועיל במיוחד ביישומים ביו-רפואיים שכוללים ציפויים לשתלים רפואיים. כך תהיה לנו שליטה חשמלית על המבנה והצורה של השתל, וכבונוס נהנה מתכונותיו האנטי-בקטריאליות.