Soc corporal: electricitatea din interiorul corpului

S-ar putea sa se intample ceva socant in corpurile noastre. Ei bine, uimitor cel putin. O echipa de ingineri mecanici a constatat ca tesutul dur si flexibil care formeaza vasele de sange are proprietati electrice surprinzatoare – cel putin la porci.

Ceea ce ar putea insemna acest lucru pentru noi, voi veni mai tarziu. Dar motivul pentru care acest rezultat este surprinzator este ca proprietatea in cauza – ceea ce oamenii de stiinta numesc feroelectricitate – se gaseste de obicei in cristale artificiale si materiale sintetice utilizate pentru televizoare, afisaje, memoria computerului si senzori.

Ferroelectricitatea este mai degraba ca un echivalent electric al magnetismului.

Array

Intr-o substanta feroelectrica, o parte a materialului are o sarcina electrica pozitiva si cealalta o sarcina negativa, creata printr-o distributie inegala a sarcinilor electrice in atomii sau moleculele sale constitutive. Asa cum un camp magnetic poate face ca acul busolei sa schimbe directia, tot asa un camp electric poate trage toate incarcaturile electrice mici intr-o aliniere diferita, schimband sarcina in directia opusa.

Aceasta „comutabilitate” este ceea ce face ca aceste cristale feroelectrice sa fie foarte cautate pentru afisaje cu cristale lichide. Cercetatorii care au descoperit acest efect ciudat – Yuanming Liu si colegii de la Universitatea din Washington, Seattle si Universitatea din Boston – lucreaza de obicei la materiale sintetice ca acestea pentru a construi dispozitive de recoltare si stocare a energiei. Dar Liu stia ca alte fenomene electrice neasteptate au fost gasite in os si in alte substante biologice.

Si feroelectricitatea a fost raportata anul trecut in stratul mineral dur al scoicii. Li s-a intrebat daca tesuturile biologice moi, cum ar fi vasele de sange, ar putea prezenta si efectul.

Impuscat in inima

El si colegii sai au luat o felie subtire de artera principala care transporta sangele din inima, numita aorta, si l-au plasat intr-un microscop special care contine un varf sensibil al acului. Varful a detectat semnalul indicativ asociat feroelectricitatii si, in plus, au descoperit ca ar putea schimba aceasta polarizare cu un camp electric.

De ce pe pamant vreun tesut animal ar trebui sa fie feroelectric? Ei bine, asa cum am mentionat, lumea vie foloseste unele proprietati materiale neasteptate. Osul, de exemplu, este piezoelectric, ceea ce, asa cum se intampla, este un alt tip de comportament util pe care ne bazam pentru tehnologiile de zi cu zi. Acesta este exploatat, de exemplu, in senzori de presiune si vibratii precum cei de pe tastatura computerului, deoarece materialele piezoelectrice produc o incarcare electrica atunci cand este aplicata presiune asupra acestuia. Se pare ca si creaturile osoase folosesc acest principiu: raspunsul electric la stoarcerea osului ajuta tesuturile sa masoare fortele pe care le experimenteaza. Intre timp, in scoici, piezoelectricitatea ajuta la prevenirea fisurilor si fracturilor prin disiparea energiei unui impact de soc ca electricitate.

OK – dar feroelectricitatea? Cine are nevoie de asta? Inginerii Bin Chen si Huajian Gao au speculat ca proprietatea ar putea oferi un alt mod ca tesutul sa inregistreze fortele si, probabil, sa monitorizeze tensiunea arteriala. Sau poate proprietatea ar putea simti temperatura sangelui (deoarece feroelectricitatea este sensibila la temperatura) sau, ca in cazul scoicilor, disperseaza energia mecanica si previne deteriorarea. Sau poate chiar ar putea actiona ca un fel de „memorie tisulara” impreuna cu nervii. Intre timp, Liu speculeaza ca schimbarea feroelectricitatii ar putea modifica modul in care colesterolul, zaharurile sau grasimile se lipesc de vasele de sange si le intaresc.

Observati, totusi, ca acesti cercetatori nu au identificat mai repede o noua caracteristica a unui organism viu decat incep sa se intrebe la ce serveste. Presupunerea este ca trebuie sa existe un anumit scop : aceasta evolutie a selectat proprietatea, deoarece confera un anumit beneficiu de supravietuire. Cu alte cuvinte, se presupune ca proprietatea este adaptiva. This is a good position to start from, because most material properties of tissues are indeed adaptive, from the flexibility of skin to the transparency of the eye’s cornea. But it is possible that ferroelectricity could be just a side-effect of some other adaptive function of the tissue – a result of the way the molecules just happen to be arranged, which, if it does not interfere with other functions, will go unnoticed by evolution. Not every aspect of biology has a “purpose”.

Cu toate acestea, feroelectricitatea tisulara ar putea fi la indemana. Daca Liu are dreptate sa suspecteze ca feroelectricitatea poate influenta modul in care vasele de sange preiau grasimi, zaharuri sau lipide, atunci schimbarea acestuia cu un camp electric aplicat ar putea ajuta la combaterea afectiunilor cardiovasculare care rezulta din acumulare, cum ar fi tromboza si ateroscleroza. Daca este adevarat, atunci ceea ce pare a fi un fenomen ezoteric ar putea ajuta la combaterea conditiilor care ucid milioane de oameni in intreaga lume in fiecare an.

Daca doriti sa comentati aceasta poveste sau orice altceva ati vazut pe viitor, accesati pagina noastra de Facebook sau trimiteti-ne un mesaj pe Twitter.