Timovi sa University of Houston i Rutgers University predlažu da aktivne fluktuacije u lipidnim membranama, kroz fenomen flexoelektričnosti, mogu generisati transmembranske napone do 90 mV. Po modelu, takvi naponi bi mogli doprineti transportu jona i uticati na nervnu aktivnost u milisekundnom opsegu. Nalazi su teorijski i zahtevaju eksperimentalnu potvrdu u ćelijama i tkivima.
Skriveni Izvor Struje U Ćelijskim Membranama: Kako Talasi Membrane Mogu Pokretati Jone
membrane and electrical current
Istraživanje timova sa University of Houston i Rutgers University predlaže da sitne, aktivne fluktuacije u lipidnim membranama ćelija preko fenomena flexoelektričnosti mogu stvarati dovoljnu transmembransku naponsku razliku da utiču na biološke procese poput transporta jona i nervne aktivnosti.
Šta su autori predložili
Autori rada, objavljenog u PNAS Nexus, razvili su teorijski model koji povezuje unutrašnju aktivnost ćelije — rad ugrađenih proteina i razgradnju adenozin trifosfata (ATP) — sa mehaničkim talasanjem membrane. Prema njihovim proračunima, u takvim neravnotežnim uslovima flexoelektričnost može generisati transmembranski napon do 90 milivolti, što je u rasponu koji može doprineti depolarizaciji neurona.
Cell activity causes fluctuations in the membrane that can produce a charge. (Khandagale et al.,PNAS Nexus, 2025)
Kako to funkcioniše
Flexoelektričnost je elektromehaničko svojstvo pri kojem mehanička izobličenja (savijanje, naprezanje) u materijalu stvaraju električni naboj. Membrane stalno osciluju usled termičkih i bioloških procesa; u ravnoteži se dobijeni potencijali međusobno poništavaju, ali u živim ćelijama interne aktivnosti održavaju sistem daleko od termodinamičke ravnoteže, što po autorima omogućava neto proizvodnju korisnog napona.
Moguće biološke implikacije i ograničenja
Predloženi napon mogao bi pomoći usmerenom transportu jona i uticati na procese koji su vremenski usklađeni sa milisekundnim opsegom, kao što su nervni impulsi, mišićne kontrakcije i senzorne signali. Ipak, važno je istaći da su dosadašnji rezultati teorijski: potrebni su eksperimenti u ćelijama i tkivima da se potvrdi da se u prirodnim uslovima stvarno postižu navedene vrednosti i efikasnosti.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Autori napominju da ovaj mehanizam pruža fizički put za prikupljanje energije i usmereni transport jona, ali pozivaju na dalja merenja i verifikaciju u eksperimentalnim modelima.
Šira primena
Osim biološkog značenja, istraživači ukazuju na potencijalne primene u dizajnu bioinspirisanih materijala i računarskih mreža (AI) koje bi koristile elektromehaničke dinamike za prenos i obradu informacija. Takve primene su zasad spekulativne, ali otvaraju put za interdisciplinarna istraživanja.
Zaključak
Studija nudi ubedljiv teorijski okvir u kojem aktivne fluktuacije membrane, kroz flexoelektričnost, mogu generisati značajne transmembranske napone. Konačna potvrda zahteva pažljivo eksperimentalno testiranje u ćelijskim i tkivnim modelima kako bi se procenila stvarna uloga ovog mehanizma u fiziologiji i tehnologiji.
Reference: University of Houston, Rutgers University; rad objavljen u PNAS Nexus.
Pomozite nam da budemo bolji.
