تمكن فريق من المعهد الكيميائي للطاقة والبيئة في جامعة قرطبة، بالتعاون مع فريق من جامعة البوليتكنيك في قرطاجنة الإسبانية، من تطوير نموذج أولي من البطاريات المتوافقة حيوياً، تستخدم الهيموجلوبين كميسر للتفاعل الكهروكيميائي.
وبناء على صلة الهيموجلوبين العالية جداً بالأكسجين، كان تساؤل الفريق البحثي ماذا لو كان أيضًا عنصرًا أساسيًا لنوع من الأجهزة الكهروكيميائية التي يلعب فيها الأكسجين دورًا مهمًا، مثل بطاريات الزنك والهواء؟
واستند الفريق البحثي الإسباني على دارسة أعدّها فريق من جامعة أكسفورد بالتعاون مع مشـروع الدرجة النهائية بجامعة كولومبيا البريطانية، توصّلت إلى أن الهيموجلوبين يتميز بخصائص واعدة لعملية الاختزال والأكسدة التي يتم من خلالها توليد الطاقة في بطاريات الزنك والهواء، وهي بديل صديق للبيئة لبطاريات الليثيوم أيون.
وهكذا، قام الفريق البحثي بتطوير أول بطارية متوافقة حيوياً (غير ضارة بالجسم)، تستخدم الهيموجلوبين بالتفاعل الكهروكيميائي الذي يحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.
وباستخدام بطاريات الزنك والهواء، وهي واحدة من أكثر البدائل استدامة لتلك التي تهيمن حاليا على السوق (بطاريات أيون الليثيوم)، وفق ما نشر في (eurekalert)، فإن الهيموجلوبين يعمل كمحفز في مثل هذه البطاريات. أي أنه بروتين مسؤول عن تسهيل التفاعل الكهروكيميائي، ويسمى تفاعل تخفيض الأكسجين (ORR)، إذ يتسبب بعد دخول الهواء إلى البطارية في تقليل الأكسجين وتحويله إلى ماء في أحد أجزاء البطارية (الكاثود أو القطب الموجب)، ثم يتم إطلاق الإلكترونات التي تنتقل إلى الجزء الآخر من البطارية (الأنود أو القطب السالب)، لتحدث أكسدة الزنك.
ويقول الباحث في جامعة كولومبيا، مانويل كانو لونا: لكي يكون المحفز جيدًا في تفاعل اختزال الأكسجين، يجب أن يتمتع بخاصيتين: أولاً يحتاج إلى امتصاص جزيئات الأكسجين بسرعة، وثانياً تكوين جزيئات الماء بسهولة نسبية.. والهيموجلوبين يلبي هذه المتطلبات.
ويضيف: في الواقع، من خلال هذه العملية، تمكن الفريق من جعل النموذج الأولي للبطارية المتوافقة حيويًا يعمل مع 0.165 ملليجرام من الهيموجلوبين لمدة تتراوح بين 20 و30 يومًا.
يتميز النموذج الأولي للبطارية بمزايا عدة إذ تعتبر أكثر استدامة ويمكنها تحمل الظروف الجوية المعاكسة، على عكس البطاريات الأخرى التي تتأثر بالرطوبة وتتطلب جوًا خاملًا لتصنيعها.
كذلك، فإن استخدام الهيموجلوبين كمحفز حيوي هو أمر واعد جدًا فيما يتعلق باستخدام هذا النوع من البطاريات في الأجهزة المدمجة في جسم الإنسان، كما يقول كانو لونا. وتعمل البطارية عند درجة حموضة 7.4، وهي درجة حموضة مشابهة لدرجة حموضة الدم في جسم الإنسان.
