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        使用趨磁細(xì)菌的微觀生物電動機
        
			
        
				2019-11-09 09:04:09
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        自1970年代發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家們對趨磁細(xì)菌產(chǎn)生了濃厚的興趣，趨磁細(xì)菌是一種有趣的微生物，由于它們在體內(nèi)生長的磁鐵礦顆粒而沿著磁場線移動。如何使用此屬性來引發(fā)集體行為并創(chuàng)建微觀引擎?這是PMMH實驗室(巴黎索邦大學(xué)，CNRS的ESPCI Paris -PSL)的研究人員與奧賽和智利大學(xué)的FAST實驗室的研究人員共同完成的工作。在發(fā)表于《自然通訊》雜志上的研究中，他們在磁場作用下設(shè)法在充滿這些細(xì)菌的液滴中產(chǎn)生可逆渦旋。
        

        使用趨磁細(xì)菌的微觀生物電動機
        

        無論是考慮細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)還是大規(guī)模的動物運動(鳥群，魚群……)，控制自組織現(xiàn)象的物理概念仍然是個謎。但是，在趨磁細(xì)菌的情況下，研究人員知道它們的運動受到體內(nèi)微米級磁鐵的影響，這使這些微生物與磁場線對齊，并在自然環(huán)境中沿著這些線移動找到他們的生態(tài)位。那么是否可以考慮制造這些細(xì)菌的懸浮液，從而控制其流動特性?
        

        為了研究這種現(xiàn)象，PMMH實驗室的科學(xué)家及其同事制備了分散在油中的水滴乳液，這些水滴中充滿了大量細(xì)菌。當(dāng)施加恒定磁場時，細(xì)菌在液滴內(nèi)部自發(fā)形成渦流，并使液滴外部的油運動。然后，研究小組研究了實驗的參數(shù)，表明可以通過反轉(zhuǎn)磁場來反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向，或者通過改變磁場強度來改變旋轉(zhuǎn)速度。因此，科學(xué)家證明了趨磁細(xì)菌可以被共同驅(qū)動以組織成可控的微觀旋轉(zhuǎn)馬達(dá)
        

        最后，由團(tuán)隊開發(fā)的將流體力學(xué)和磁響應(yīng)結(jié)合起來的物理方法，使人們對形成這種受控和有組織的微觀流動的可能性有了一定程度的了解，這在如此小的生物系統(tǒng)中是先驗的。
        

        圖片來源：PMMH Lab和ESPCI Paris
        

        Benoit Vincenti，第一位博士學(xué)位。PMMH Lab的學(xué)生補充說：“我們尚不了解導(dǎo)致這種集體運動的所有物理機制，但其復(fù)雜性無疑會引起人們的好奇。無論如何，這是可控活性物質(zhì)系統(tǒng)的原始示例，這意味著細(xì)菌懸浮由于磁場的作用，它能夠按需且以非侵入方式執(zhí)行任務(wù)。該領(lǐng)域的潛在應(yīng)用是眾多的!”
        
			

			
          
        
			
        
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