Новая нанотехнология позволит нашему телу генерировать электрический ток
11.07.2021 14:32Созданный учеными искусственный белковый материал обладает такими же пьезоэлектрическими свойствами, как естественный коллаген.
Новая нанотехнология, разработанная международной исследовательской группой под руководством исследователей Тель-Авивского университета, позволит генерировать электрические токи и напряжение в человеческом теле за счет механической силы при активации различных органов.
Исследователи поясняют, что их разработка основана на применении нового и очень прочного биологического материала, похожего на коллаген, который нетоксичен и не причиняет вреда тканям организма. По их мнению, новая нанотехнология имеет множество потенциальных применений в медицине, включая сбор чистой энергии для питания имплантированных устройств (таких, как кардиостимуляторы) посредством естественного движения тела, устраняя необходимость в батареях.
Исследование проводилось профессором Эхудом Газитом из Школы биомедицины и исследований рака на факультете наук о жизни, отделения материаловедения и инженерии инженерного факультета и Центра нанонауки и нанотехнологий Тель-Авивского университета вместе с его лабораторной группой - д-р Санту Бера и д-р Вей Джи. В исследовании также приняли участие ученые и из Института Вейцмана и ряда исследовательских институтов в Ирландии, Китае и Австралии. В результате своих выводов исследователи получили два гранта ERC-РOC. Результаты работы ученых опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications.
Проф. Газит, который также является директором-основателем Центра Блаватника по открытию новых лекарств, объясняет: «Коллаген - это самый распространенный белок человека, составляющий около 30% всех белков в нашем организме. Это биологический материал со спиральной структурой и множеством важных физических свойств (таких, как механическая прочность и гибкость), которые используются во многих областях. Однако, поскольку сама молекула коллагена очень большая и комплексная, исследователи давно искали короткую и простую молекулу, основанную на коллагене и обладающую аналогичными свойствами.
Около полутора лет назад в журнале Nature Materials наша группа опубликовала исследование, в котором мы использовали нанотехнологические средства для создания нового биологического материала, отвечающего этим требованиям. Это трипептид - очень короткая молекула под названием Hyp-Phe-Phe, состоящая всего из трех аминокислот и способная к простому процессу самосборки с образованием коллагеноподобной спиральной структуры. Такая структура обладает высокой гибкостью, а по силе похожа на такой металл, как титан. Еще одна особенность коллагена - его пьезоэлектрический потенциал, и в этом исследовании мы провели, обладает ли наш новый материал такими же свойствами.
Пьезоэлектричество - это способность материала генерировать электрические токи и напряжение в результате приложения механической силы или, наоборот, создавать механическую силу в результате воздействия электрического поля».
В ходе исследования исследователи создали нанометрические структуры из своего искусственного материала и с помощью передовых инструментов нанотехнологии оказали на них механическое давление. Эксперимент показал, что материал действительно производит электрические токи и напряжение в результате давления. Более того, крошечные структуры размером всего в сотни нанометров продемонстрировали один из самых высоких из когда-либо обнаруженных уровней пьезоэлектрических свойств, сравнимый или превосходящий общепринятые сегодня пьезоэлектрические материалы. При этом большинство из имеющихся сегодня пьезоэлектриков содержат свинец, и поэтому не годятся для использования в медицине.
Открытие такого пьезоэлектрического потенциала в нанометровом материале имеет большое значение, поскольку оно дает возможность использовать этот материал как крошечный "электромотор" для очень маленьких устройств. Исследователи намерены углубить свое понимание пьезоэлектрических качеств трипепдида, используя кристаллографию и вычислительные квантово-механические методы, чтобы научиться изготавливать кристаллы с точно установленными параметрами, подходящие для биомедицинских устройств.
Проф. Газит: «Большинство известных нам сегодня пьезоэлектрических материалов - либо токсичные свинцовые соединения, либо небезопасные для нашего организма и окружающей среды полимеры. Наш материал - полностью биологический и поэтому подходит для медицинского использования. Устройство, изготовленное из этого материала, может заменить батарею, которая снабжает энергией кардиостимулятор и нуждается в регулярной замене. Движения тела - сердцебиение, движения челюстей, дефекация или любые другие обычные регулярные движения организма - будут заряжать устройство и активировать имплант».
По его словам, "экологически чистые пьезоэлектрические материалы, такие, как наш, обладают огромным потенциалом в широком диапазоне областей, поскольку они производят экологически чистую энергию с помощью уже используемой механической силы. Например, машина, едущая по улице, может питать током уличные фонари."
Источник: MFA
Фото: David Shay/Wikimedia.org/CC BY-SA 2.5
Читайте также:
Израильские учёные записали разговоры помидоров
Исследователи из Тель-Авивского университета впервые в мире смогли записать звуки, издаваемые растениями....В Тель-Авивском университете создан робот, умеющий «нюхать»
Новая технологическая разработка Тель-Авивского университета впервые дала роботу возможность чувствовать...Открытие тель-авивских исследователей может спасти больных боковым амиотрофическим склерозом
Исследовательская группа медицинского...Израильская технология восстанавливает осязание в пострадавших нервах
Датчик, имплантируемый в пострадавший нерв, получает энергию от здорового нерва, снимая потребность...Израильские ученые нашли способ преодолеть сопротивление антибиотикам
Важный успех в борьбе против устойчивых к антибиотикам бактерий: новое исследование Тель-Авивского Университета выявило механизм, с...Лента новостей:
Министр внутренних дел распорядился о лишении «иранских агентов» гражданства Израиля
"мы должны исторгать и наказывать тех, кто действует против Израиля"...Мики Зоар призвал к смертной казни за государственную измену
"Феномен предателей страны, наносящих ущерб безопасности Израиля ради денег, пока мы сражаемся...Сирены во многих населенных пунктах Галилеи и Голан
Сирены, предупреждающие о ракетном обстреле, прозвучали во многих населенных пунктах Южных Голан, Центральной и Южной ГалилеиЦАХАЛ продолжает «чистить» Газу от ХАМАСа
За минувшие сутки израильские военные уничтожили ряд объектов террористической инфраструктуры в секторе ГазаСемь израильтян действовали в качестве иранских агентов во время войны
Во время войны они выступали в качестве иранских агентов и выполняли различные задания иранской разведки.Чем ближе выборы в США, тем сильнее раздрай в стане демократов
Политтехнологи Харрис мечутся из стороны в сторону, пытаясь как-то перехватить инициативу и нагнать Трампа....В США раввина побили деревянным колом
В штате Мэриленд, США, на раввина напал мужчина, вооруженный деревянным колом.Глава МИД Ирана: «Цели в Израиле, по которым мы ударим, уже определены»
"Атака по иранской территории не останется без ответа, и он будет пропорциональным. Мы...СМИ об утечке секретных данных о планах Израиля атаковать Иран: проводится расследование
Власти США расследуют утечку строго секретных данных американской разведки о планах...Новости СМИ: выставка Euronaval в Париже пройдёт без Израиля
Решение о запрете участия израильских компаний на выставке морских вооружений Euronaval, по информации французских СМИ, «исходит...Google обсуждает покупку израильского стартапа за 23 млрд долл
Google ведет переговоры о приобретении израильского стартапа в сфере кибербезопасности Wiz.IAI сообщила о сделке с иностранным клиентом на 1 млрд долл
Данная сделка - одна из крупнейших в истории концерна, хотя и не самая крупная.Платить меньше за электроэнергию теперь можно с НОТ
В минувшем месяце начал свою работу HOT energy – новый бренд и подразделение группы НОТ, которое занимается...NVIDIA купила два израильских стартапа
NVIDIA приобрела израильского создателя ПО для технологий ИИ, компанию Run:AI, и другой израильский стартап, работающий...Сэм Олтман признан самым влиятельным евреем
Глава компании OpenAI, разработавшей ChatGPT, Сэм Олтман, признан самым влиятельным евреем мира по версии...Бизнесмен еврейского происхождения Джаред Айзекман вышел в открытый космос
Джаред Айзекман, профинансировавший миссию Polaris Dawn, и сотрудница...Израильские ученые разработали прочный, пластичный и съедобный пластик
Разработанный израильскими учеными новый материал не только...Израильский стартап создает цифровую модель человеческого тела
Израильская компания CytoReason создает вычислительные модели заболеваний человека для разработки методов лечения и проверки...Улыбайтесь, это полезно для сердца: мозг помогает лечению инфарктов
Ученые из Хайфского Техниона показали, что активация системы вознаграждения мозга может ускорить...Немцы и израильтяне разработали подводный беспилотник
Беспилотная подводная лодка весит 5,5 тонн, имеет длину 10,9 метра.В Израиле удвоилось число жертв вируса Западного Нила
Вирус Западного Нила диагностировали уже у 440 израильтян. Зафиксировано 32 летальных исхода.От лихорадки Западного Нила в Израиле умерли 15 человек
Медики советуют избегать нахождения близ стоячих водоемов и чаще пользоваться репеллентами.Вспышка лихорадки Западного Нила: подтвержден 21 случай
В Израиле по состоянию на 23 июня подтвержден 21 случай заражения лихорадкой Западного...Иногда они возвращаются
Насколько велик риск повторного инфаркта или инсульта и что делать, чтобы этого не случилось?Погибший в Газе старшина после смерти спас пятерых израильтян
Старшина Сиван Вейль, боец бригады коммандос подразделения «Эгоз»,...Агентство Fitch понизило кредитный рейтинг Израиля
Fitch Ratings объявило этой ночью о понижении кредитного рейтинга Израиля.Новые правила: репатриантам на периферии удвоили помощь на съем за счет сокращения выплат другим
Репатрианты на периферии будут получать...Теперь у резервистов есть право на скидку в 91% на землю в Негеве и Галилее
Реализация решения вступила в силу, и теперь покупатели земли смогут воспользоваться самым значительным...Что и на сколько подорожало в Израиле 1 мая
После завершения праздника покупателей ждет и необъявленное подорожание различной продукции в виде отмены скидок.Атака Ирана на Израиль обвалила биткоин
Рынок криптовалют пережил стремительное падение после ударов Ирана по территории Израиля.Мы снова будем танцевать
Документировать и творчески переосмысливать события 7 октября 2023 года израильские деятели искусств начали практически сразу. В преддверии...Делай добро и дари его близким
В центре реабилитации для солдат ЦАХАЛа пройдёт ярмарка изделий ручной работы в преддверии Рош а-ШанаУмер продюсер «Титаника» и «Аватара» Джон Ландау
В возрасте 63 лет скончался продюсер Джон Ландау, лауреат премии «Оскар» за фильм «Титаник»,...Новые израильские сериалы
Компания НОТ постоянно знакомит своих зрителей с оригинальной израильской кино- и телепродукцией самых разных жанров. На...Создатели «Фауды» снимут фильм о 7 октября
«Отцы» известного на весь мир израильского сериала «Фауда» Лиор Раз и Ави Иссахаров снимут художественный...Не должны?
Но ведь не встанут же, не покаются и не признаются. Потому что совесть и честь — это вообще не про них....Крысе крысиная смерть
Его прибили не в ходе специально подготовленной операции, а по сути случайно, как бы между делом, но ровнехонько...Незнание
Незнание, хоть и успокаивает нервы, не освобождает от последствий. То, что многие испытывают...О проблемах ПВО Израиля
Сразу хочу сказать - 100% обороны нет. И, наверное, никогда не будет. Не...Зачем давать «Хизбалле» еще один шанс?
Очередные специалисты говорят, что нам надо...Генеральным директором программы «Маса» назначен г-н Меир Хольц. Хольц, до недавнего времени, занимал должность гендиректора организации «Мозаик Юнайтед», совместного проекта Министерства по делам диаспоры с еврейскими общинами и организациями по всему миру, цель которого - укрепление еврейской идентичности среди еврейской молодежи в диаспоре и связи с Израилем. Ранее он работал в гражданской администрации Иудеи и Самарии и служил посланником ЕА "Сохнут" и движения «Бней Акива» в Сиднее, Австралия.