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PNAS:科學(xué)家利用細(xì)菌開發(fā)出柔性活液晶

2014-02-24 11:45 閱讀:1956 來源:生物360 作者:孫福慶 責(zé)任編輯:云霄飄逸
[導(dǎo)讀] 活細(xì)菌在水基無毒的液晶中游泳,細(xì)菌和液晶之間的互動作用形成了一種新型軟物質(zhì):活液晶?;钜壕腔钌锱c機(jī)械材料的混合,是一種新興的柔性工程復(fù)合材料,能在外部**下運(yùn)動并改變自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì),而且能像真正的生物似的,從環(huán)境中吸取能量轉(zhuǎn)化存儲,用來

   

    日前,來自肯特州立大學(xué)和阿貢國家實(shí)驗室的研究人員合作,把活細(xì)菌和無生命的溶致液晶(LLCs,一種包含溶劑化合物在內(nèi)的兩種或多種化合物形成的液晶)結(jié)合在一起,開發(fā)出一種新型主動材料——活液晶,有望提高生物傳感器性能,在疾病早期診斷方面很有前景。相關(guān)研究論文刊登在了近期出版的《PNAS》雜志上。

    活細(xì)菌在水基無毒的液晶中游泳,細(xì)菌和液晶之間的互動作用形成了一種新型軟物質(zhì):活液晶?;钜壕腔钌锱c機(jī)械材料的混合,是一種新興的柔性工程復(fù)合材料,能在外部**下運(yùn)動并改變自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì),而且能像真正的生物似的,從環(huán)境中吸取能量轉(zhuǎn)化存儲,用來驅(qū)動整個系統(tǒng)運(yùn)動。從仿生微型機(jī)器、傳感器到自組裝微型機(jī)器人,這種功能在許多應(yīng)用中都非常關(guān)鍵。

    此外,活液晶還有著極佳的光學(xué)屬性。它能提供一種媒介,能放大微米和納米水平的微小反應(yīng),這是分子和病毒相互作用的層面,并能對這些反應(yīng)進(jìn)行光學(xué)探測和分析。這些特性讓生物液晶非常適合用于制造傳感設(shè)備,監(jiān)測癌癥生長、感染等生物生理過程。在本研究中,通過液晶雙折射,只需一臺簡單的偏振顯微鏡,就能清晰看到24納米粗細(xì)的細(xì)菌鞭毛(人頭發(fā)的 1/4000)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

    研究人員指出,通過控制系統(tǒng)中的可變因素,比如細(xì)菌能獲得的氧氣量、混合物濃度或溫度,可以控制和引導(dǎo)細(xì)菌主動運(yùn)動。由此帶來一個新的設(shè)計方向:制造微流生物傳感器。疾病初期最容易治愈,早期診斷能讓大部分疾病得到經(jīng)濟(jì)有效的治療。而微流技術(shù)作為一種疾病初期的探測手段,也變得越來越重要。

    論文第一作者、肯特州立大學(xué)博士生周爽表示:“據(jù)我們所知,在以往的實(shí)驗物理學(xué)中還沒有人做過這樣的系統(tǒng)工作。這種新材料有許多潛在的應(yīng)用,但目前最直接的用途是用來設(shè)計新型生物傳感器。這只是從一個打開了的寶庫中剛掘出第一桶金,還有更多事情等著去做。”


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