溶菌酶的發現與應用

 2017年10月2日，愛爾蘭莫瑞克大學的研究團隊發現了一種叫溶菌酶的蛋白質可以按壓發電，這種酶在受到擠壓的時候就會產生電流，并且很好尋找--它存在于人類的眼淚、唾液中，此外還廣泛存在于鳥類的蛋清中。

該項發現被發表在《應用物理快報》( Applied Physics Letters)上，論文的第一作者為Aimee Stapleton博士，她于2012年從莫瑞克大學物理系畢業，目前正在攻讀莫瑞克大學的物理學博士學位，并且進行獨立的研究，主要研究方向為蛋白質的工作原理。
而該團隊之所以發現溶菌酶能夠按壓發電，原因在于這種蛋白質可以很容易結晶(物質從液態或氣態形成晶體)，并且它結晶之后的結構與石英晶體非常像，而石英晶體就具備強烈的壓電性，即敲打摩擦能產生火花，這也是燧石取火的原理，學術上來說就是能夠將機械壓力轉換為電能。下圖為顯微鏡下的溶菌酶晶體。
那么，既然溶菌酶的蛋白質晶體具有類似的結構，會不會也具有壓電性呢?Stapleton博士開始了他們的研究，他們首先把溶菌酶溶解到溶液中，然后將其干燥制成粉末，放在電極的一端上，然后在另一端放上另一根電極，最后按壓擠壓晶體。發現該溶菌酶確實能夠發電，并且發電量還不小:按壓石英的發電量是每牛頓產生2微微庫倫(picocoulomb)，而溶菌酶晶體是每牛頓60微微庫倫，差不多是石英發電效率的30倍。

而這項研究為我們帶來的益處在于，溶菌酶是一種很常見的抗菌蛋白質，因為它能夠分解細菌的細胞壁，也就是是說它是健康又無毒的，相比起其它一些帶有鉛的發電材料要安全許多。未來或許能夠用于需要電池的心臟起搏器，心臟的振動即可按壓在這種蛋白質上，從而為機器供電。
因此，這對于醫藥用的，需要微量電源的設備是件非常有意義的發現。但是對于用電量稍微大的設備，筆者算了一下，如果要為1000毫安容量的手機電池充電，按照實驗中溶菌酶晶體產生60微微庫倫/牛的結果，如果使用1牛的力度來按住溶菌酶，則需要半年的時間才能充滿電。