.jpg "ساخت نوعی باتری از ویروس ")
اسلاید موجود در این تصویر حاوی مدار الکترونیکی جهت آزمایش باتری ویروسی. این باتری به قدری کوچک است که قادر به دیدن آن نیستید.
آیا از وجه اشتراک آبله مرغان، سرماخوردگی، آنفولانزا و ایدز اطلاع دارید؟ همگی این بیماریها ناشی از ویروس، یعنی میکروارگانیسم‌های بسیار کوچکی هستند که می‌توانند از فردی به فرد دیگر انتقال یابند.
دانشمندان دانشگاه کمبریج ماساچوست پی برده‌اند که برخی ویروسها می‌توانند به شیوه‌ای غیر عادی مفید فایده واقع شوند. آنها ویروسها را به کار کشیده و به آنها می‌آموزند چگونه کوچکترین باتریهای قابل شارژ دنیا را بسازند.
ویروس و باتری ممکن است جفت غیر معمولی به نظر رسند، اما این امر از نظر مهندس آنجلا بلچر نخستین ایده پرداز این پروژه چندان هم عجیب به نظر نمی‌رسد. او و همکارانش در مؤسسه فناوری ماساچوست با نام اختصاری MIT واقع در کمبریج، چندین شاخه علمی مختلف را به طرقی نو گردهم آوردند. این دانشمندان جهت تولید باتریهایی که بوسیله ویروس ساخته می‌شوند، تمام دانسته‌های خود در زمینه‌های زیست شناسی (مطالعه موجودات زنده)، فناوری و تکنیک‌های تولید را با یکدیگر ادغام می‌کنند.
تیم بلچر از پائولا هاموند کمک کننده در ساخت این باتریهای بسیار کوچک و یِت مینگ چیانگ، متخصص نحوه ذخیره‌سازی انرژی در فرم یک باتری تشکیل می‌شود.
باتریهای زیادی وجود دارند که بسیار کوچک می‌باشند. شما می‌توانید باتریهای قلمی، نیم قلمی و ... را در دست خود بگیرید. همچنین باتریهای سکه‌ای که در ساعت بکار می‌روند اغلب از کوچکترین سکه‌ها نیز کوچکتر هستند. با این حال همه ساله دستگاه‌های الکترونیکی مانند دستگاه‌های پخش کننده موسیقی کوچکتر از سال قبل می‌شوند. با کوچکتر شدن این وسایل، باتریهای معمولی به قدر کافی کوچک نخواهند بود که درون آنها جای گیرند.
یک باتری ایده‌آل انرژی فراوانی را در یک محفظه کوچک ذخیره خواهد کرد. باتری مدل بلچر یعنی یک دیسک متالیک که بوسیله ویروس ساخته شده است، شبیه به باتری ساعت معمولی است. اما درون آن، یعنی اجزاء سازنده، بسیار کوچک هستند یعنی آنقدر کوچک که تنها بواسطه یک میکروسکوپ قوی قادر به مشاهده آنها هستید.
به منظور درک میزان کوچکی قطعات درون این نوع باتری، بایستی بگوییم که در صورت قرار دادن 10 عدد از قطعات درون این باتری کنار یکدیگر عرض آنها احتمالاً به ضخامت یک تار مو خواهند رسید. این میکروباتری‌ها (میکرو به معنای بسیار کوچک) ممکن است دیدگاه ما را نسبت به ویروسها تغییر دهند.
مایعاتی لزج با اثری فوق‌العاده
واژه‌ی «ویروس» از واژه‌ای لاتین به معنای «سمی» یا «مایع لزج» گرفته شده است. هر ویروس دارای نام مشخصی است و ویروس مورد استفاده در پروژه بلچر و تیمش M13 نامیده می‌شود. این ویروس در واقع برای انسان خطری ندارد و تنها باکتری را آلوده می‌سازد. M13 در زیر یک میکروسکوپ قوی شبیه به ریسمان می‌ماند.
یک ویروس معمولاً دارای دو قسمت یعنی پوسته و ماده ژنتیکی یعنی مولکولهایی موسوم به نوکلئیک اسید است که درون این پوسته قرار دارندیک ویروس معمولاً دارای دو قسمت یعنی پوسته و ماده ژنتیکی یعنی مولکولهایی موسوم به نوکلئیک اسید است که درون این پوسته قرار دارند. شما می‌توانید نوکلئیک اسید را (که بسته به نوع ویروس می‌تواند DNA یا RNA باشد) مانند نسخه یا دستورالعملی تصور کنید که وظائف ویروس را به آن دیکته می‌کند. هر سلول زنده دارای یک نسخه درونی است و به عنوان مثال این نسخه یا ماده‌ی ژنتیکی درون شما به سلولها نحوه حفظ جان و عملکردهای‌تان را گوشزد می‌کند.
ویروس مانند یک سوئیچ عمل می‌کند. هنگامی که ویروسی خارج از بدن میزبان باشد کاری از دستش برنمی‌آید یعنی سوئیچ آن خاموش است و نسخه‌ی ژنتیکی آن در سکون قرار دارد. این ویروس نه می‌تواند تکثیر و نه تقسیم شود و همچنین هیچ کار مضری از آن سر نمی‌زند. یک ویروس تنها زمانی که وارد سلول یک موجود زنده شود می‌تواند ایجاد خطر کند و در این لحظه است که سوئیچ آن روشن می‌باشد. به عنوان مثال چنانچه به ویروس آبله مرغان در زیر میکروسکوپ نگاهی بیاندازید متوجه می‌شوید که این ویروس نمی‌تواند هیچ آسیبی به شما برساند. اما چنانچه راه خود را به درون بدن‌تان پیدا کند، آنگاه است که خطرناک می‌شود.
چنانچه یک ویروس، سلولی را مورد حمله قرار دهد، ماده ژنتیکی خود را وارد سلول می‌‌نماید. ماده ژنتیکی ویروس بر سلول غلبه کرده، دستورات ماده ژنتیکی سلول را به کناری می‌راند. سلول بجای انجام عملکردهای معمول خود، شروع به کپی‌برداری از این ویروس می‌کند. به زبان ساده، ویروس قادر به تکثیر خود نیست، اما می‌تواند یک سلول زنده را به یک کارخانه تولید ویروس تبدیل سازد. این ذرات ویروسی جدید می‌توانند از سلول فرار کرده و به سایر سلولها حمله نمایند. آن سلولها ممکن است ذرات ویروسی بیشتری تولید کنند و اینجاست که عفونت شکل می‌گیرد.
ویروسها تنها درون یک سلول دیگر می‌توانند فعالیت داشته باشند، بنابراین این سؤال مطرح می‌شود که آیا ویروسها موجوداتی زنده به حساب می‌آیند؟ به عقیده دانشمندان پاسخ شما به نحوه تعریف از «زنده» برمی‌گردد. از یک سو ممکن است بگوئید موجودی زنده است که دارای ماده ژنتیکی باشد. به عنوان مثال انسان‌ها و حیوانات دارای ماده‌ی ژنتیکی می‌باشند. اما سنگ از آن بی‌بهره است. از سوی دیگر، اگر بگویید موجودی به این شرط زنده است که قادر به تکثیر و تولید انرژی باشد، آنگاه می‌توان گفت که ویروسها موجوداتی زنده نبوده به این دلیل که به میزان نیاز دارند.
یک ویروس معمولاً دارای دو قسمت یعنی پوسته و ماده ژنتیکی یعنی مولکولهایی موسوم به نوکلئیک اسید است که درون این پوسته قرار دارندیک ویروس معمولاً دارای دو قسمت یعنی پوسته و ماده ژنتیکی یعنی مولکولهایی موسوم به نوکلئیک اسید است که درون این پوسته قرار دارند. شما می‌توانید نوکلئیک اسید را (که بسته به نوع ویروس می‌تواند DNA یا RNA باشد) مانند نسخه یا دستورالعملی تصور کنید که وظائف ویروس را به آن دیکته می‌کند. هر سلول زنده دارای یک نسخه درونی است و به عنوان مثال این نسخه یا ماده‌ی ژنتیکی درون شما به سلولها نحوه حفظ جان و عملکردهای‌تان را گوشزد می‌کند.
ویروس مانند یک سوئیچ عمل می‌کند. هنگامی که ویروسی خارج از بدن میزبان باشد کاری از دستش برنمی‌آید یعنی سوئیچ آن خاموش است و نسخه‌ی ژنتیکی آن در سکون قرار دارد. این ویروس نه می‌تواند تکثیر و نه تقسیم شود و همچنین هیچ کار مضری از آن سر نمی‌زند. یک ویروس تنها زمانی که وارد سلول یک موجود زنده شود می‌تواند ایجاد خطر کند و در این لحظه است که سوئیچ آن روشن می‌باشد. به عنوان مثال چنانچه به ویروس آبله مرغان در زیر میکروسکوپ نگاهی بیاندازید متوجه می‌شوید که این ویروس نمی‌تواند هیچ آسیبی به شما برساند. اما چنانچه راه خود را به درون بدن‌تان پیدا کند، آنگاه است که خطرناک می‌شود.
چنانچه یک ویروس، سلولی را مورد حمله قرار دهد، ماده ژنتیکی خود را وارد سلول می‌‌نماید. ماده ژنتیکی ویروس بر سلول غلبه کرده، دستورات ماده ژنتیکی سلول را به کناری می‌راند. سلول بجای انجام عملکردهای معمول خود، شروع به کپی‌برداری از این ویروس می‌کند. به زبان ساده، ویروس قادر به تکثیر خود نیست، اما می‌تواند یک سلول زنده را به یک کارخانه تولید ویروس تبدیل سازد. این ذرات ویروسی جدید می‌توانند از سلول فرار کرده و به سایر سلولها حمله نمایند. آن سلولها ممکن است ذرات ویروسی بیشتری تولید کنند و اینجاست که عفونت شکل می‌گیرد.
ویروسها تنها درون یک سلول دیگر می‌توانند فعالیت داشته باشند، بنابراین این سؤال مطرح می‌شود که آیا ویروسها موجوداتی زنده به حساب می‌آیند؟ به عقیده دانشمندان پاسخ شما به نحوه تعریف از «زنده» برمی‌گردد. از یک سو ممکن است بگوئید موجودی زنده است که دارای ماده ژنتیکی باشد. به عنوان مثال انسان‌ها و حیوانات دارای ماده‌ی ژنتیکی می‌باشند. اما سنگ از آن بی‌بهره است. از سوی دیگر، اگر بگویید موجودی به این شرط زنده است که قادر به تکثیر و تولید انرژی باشد، آنگاه می‌توان گفت که ویروسها موجوداتی زنده نبوده به این دلیل که به میزان نیاز دارند.
تغییر نسخه
همانطور که پیش از این عنوان شد، یک ویروس زمانی که به سلولی حمله نماید، سلول را مجبور به ساخت ذرات ویروسی جدید می‌کند. دانشمندان MIT در حال معکوس ساختن این نوع ارتباط در آنها هستند. بلچر و تیم او قادرند به درون ویروس ورود کرده و نسخه ژنتیکی آن را تغییر دهند. دانشمندان با اعمال این تغییرات این دشمن بسیار کوچک را به یک دوست مفید تبدیل می‌کنند.
اکنون ویروس تغییر یافته، بجای حمله به سایر سلولها کاری انجام می‌دهد که برای یک ویروس طبیعی نخواهد بود. این ویروس شروع به جمع‌آوری ذرات کوچکی از فلز بر روی پوسته خود می‌کند. در اندک زمانی این ویروس از لایه‌ای فلزی پوشیده می‌شود. زیر پوشش فلزی هنوز هم ویروس وجود دارد. بلچر این ویروس را به یک داربست تشبیه می‌سازد. ویروس این ساختار داربستی شکل را آماده کرده و به قطعات فلزی شکل می‌دهد.
به گفته‌ی بلچر: «این ویروس صحیح و سالم باقی مانده اما کاملاً پوشیده شده است».
این ساختار فلزی نقش مهمی در باتری ایفاء می‌کند. او عنوان می‌کند که پس از شارژ شدن و خالی شدن شارژ باتری، این ویروس ممکن است از بین برود اما ساختار فلزی همچنان باقی می‌ماند.
یک باتری از سه قسمت یعنی دو الکترود و یک الکترولیت تشکیل می‌شود. الکترودها قطعاتی فلزی هستند که بار الکتریکی دارند و الکترولیت ماده‌ای میان آنها است. می‌توانید باتری را به ساندویچ کره بادام زمینی تشبیه کنید که در آن الکترودهای فلزی شبیه به نان هستند و کره بادام زمینی همان الکترولیت است.
فلز جمع‌آوری شده توسط ویروس می‌تواند به عنوان الکترود عمل کندفلز جمع‌آوری شده توسط ویروس می‌تواند به عنوان الکترود عمل کند. این الکترودهای ساخته شده توسط ویروس می‌توانند به سرعت و با قیمت ناچیز تولید شده و هیچ گونه سموم شیمیایی از خود تولید نمی‌کنند. این میکروباتری‌ها می‌توانند جهت به کار انداختن انواع زیادی از وسایل الکترونیکی بکار روند. این باتریها همچنین ممکن است ایفاگر نقش در جستجوی منابع انرژی جایگزین باشند.
اکنون ویروس تغییر یافته، بجای حمله به سایر سلولها کاری انجام می‌دهد که برای یک ویروس طبیعی نخواهد بود. این ویروس شروع به جمع‌آوری ذرات کوچکی از فلز بر روی پوسته خود می‌کند. در اندک زمانی این ویروس از لایه‌ای فلزی پوشیده می‌شود. زیر پوشش فلزی هنوز هم ویروس وجود دارد. بلچر این ویروس را به یک داربست تشبیه می‌سازد. ویروس این ساختار داربستی شکل را آماده کرده و به قطعات فلزی شکل می‌دهد.
به گفته‌ی بلچر: «این ویروس صحیح و سالم باقی مانده اما کاملاً پوشیده شده است».
این ساختار فلزی نقش مهمی در باتری ایفاء می‌کند. او عنوان می‌کند که پس از شارژ شدن و خالی شدن شارژ باتری، این ویروس ممکن است از بین برود اما ساختار فلزی همچنان باقی می‌ماند.
یک باتری از سه قسمت یعنی دو الکترود و یک الکترولیت تشکیل می‌شود. الکترودها قطعاتی فلزی هستند که بار الکتریکی دارند و الکترولیت ماده‌ای میان آنها است. می‌توانید باتری را به ساندویچ کره بادام زمینی تشبیه کنید که در آن الکترودهای فلزی شبیه به نان هستند و کره بادام زمینی همان الکترولیت است.
فلز جمع‌آوری شده توسط ویروس می‌تواند به عنوان الکترود عمل کندفلز جمع‌آوری شده توسط ویروس می‌تواند به عنوان الکترود عمل کند. این الکترودهای ساخته شده توسط ویروس می‌توانند به سرعت و با قیمت ناچیز تولید شده و هیچ گونه سموم شیمیایی از خود تولید نمی‌کنند. این میکروباتری‌ها می‌توانند جهت به کار انداختن انواع زیادی از وسایل الکترونیکی بکار روند. این باتریها همچنین ممکن است ایفاگر نقش در جستجوی منابع انرژی جایگزین باشند.
مترجم: رزیتا ملکی‌زاده
برگرفته از سایت sciencenewsforstudents
