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全新形态液体无需外力自主流动,美科学家颠覆流体力学认知

DeepTech深科技  · 公众号  · 科技媒体  · 2017-04-01 22:11

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这项研究为人类开启了一扇全新的大门: 这是一种有别于已知所有流体的全新“物质”。 如果更多的、更高效的类似流体被研究出来,无需水泵等装置,人类就可以把流体送到各个角落。就像只需铺设铁轨,火车就可以自己跑一样,只需铺设管线,石油、水就可以自己到达!


如此神奇的表现显然不是普通流体做得到的。 科学家们利用细胞运动的原理,使用了生物原材料,制造出了一种组成结构十分精巧的液体。 下面就是一个结构单元的示意图:


主动流体核心结构单元。由三大部分组成:马达、微管、胶束。胶束通过排空效应把两个微管平行地挤在一起。微管间的马达与两个微管同时连接,并向两个微管的正极运动,导致该微管系统缩短、延长、分离、再与其他微管连接。 正式这种基于生物原料的微观结构,实现了主动流体的微观流动。


该单元由三种细胞内常见的大分子结构组成: 1)微管、2)马达、3)胶束。 下面,我们就逐一解释一下它们各自是什么,以及为什么这三种结构就可以让流体自己动起来。


1)微管 上图中绿色长管 ):


微管(英语:Microtubule)是一种由蛋白组成的细长、中空的圆柱体。它们遍布于生物细胞内的许多地方,是细胞的一个非常重要的结构。细胞之所以可以维持一定的形状,或者在需要的情况下改变自身的形状,便是有赖于微管和其它结构组成的“细胞骨架”。


细胞骨架是一个非常复杂的系统,通过自身的 生长、收缩、弯曲 等变形,细胞才得以实现形状的改变, 以适应不同的环境。


细胞内复杂的微管系统。它们维持着细胞的形态,并支持着细胞内各种物质的运输。(中间没有微管的中空圆球为细胞核所在的位置)


此外,如果把细胞比作一个建筑,微管除了是这个建筑的钢结构,还是建筑的供应管线。微管是细胞内各种物质的重要运输平台,并参与许多重要的活动,比如中学生物中熟悉的“有丝分裂”的“丝”,就是由微管组成的。而在主动流体中,也正是由于微管的运动,才实现了流体的运动。


然而,微管自己是不会动的。微管的运动,需要与之搭配的 “分子马达” :一种可以在微管表面做相对运动的结构。


2)马达 图中微管之间的红色连接 ):


所谓的分子马达,是一种叫做 驱动蛋白 的东西。本研究中, 分子马达是主动流体的动力来源。 这个驱动蛋白可是一个萌物。不信?请看下图:







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