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科学家利用细菌开发出柔性活液晶 |
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有望带来微流生物传感器设计新思路 |
据物理学家组织网2月17日报道，最近，美国俄亥俄州肯特州立大学和伊利诺斯州阿尔贡国家实验室合作，把活细菌和无生命的溶致液晶（LLCs，一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶）结合在一起，开发出一种新型主动材料——活液晶，有望提高生物传感器性能，在疾病早期诊断方面很有前景。研究小组将在2月15日至19日于旧金山召开的生物物理学协会第58届年会上提交他们的报告。
活细菌在水基无毒的液晶中游泳，细菌和液晶之间的互动作用形成了一种新型软物质：活液晶。活液晶是活生物与机械材料的混合，是一种新兴的柔性工程复合材料，能在外部刺激下运动并改变自身结构和性质，而且能像真正的生物似的，从环境中吸取能量转化存储，用来驱动整个系统运动。从仿生微型机器、传感器到自组装微型机器人，这种功能在许多应用中都非常关键。
此外，活液晶还有着极佳的光学属性。它能提供一种媒介，能放大微米和纳米水平的微小反应，这是分子和病毒相互作用的层面，并能对这些反应进行光学探测和分析。这些特性让生物液晶非常适合用于制造传感设备，监测癌症生长、感染等生物生理过程。在本研究中，通过液晶双折射，只需一台简单的偏振显微镜，就能清晰看到24纳米粗细的细菌鞭毛（人头发的1/4000）的旋转运动。
研究人员指出，通过控制系统中的可变因素，比如细菌能获得的氧气量、混合物浓度或温度，可以控制和引导细菌主动运动。由此带来一个新的设计方向：制造微流生物传感器。疾病初期最容易治愈，早期诊断能让大部分疾病得到经济有效的治疗。而微流技术作为一种疾病初期的探测手段，也变得越来越重要。
“据我们所知，在以往的实验物理学中还没有人做过这样的系统工作。”肯特州立大学博士生周双（音译）说，“这种新材料有许多潜在的应用，但目前最直接的用途是用来设计新型生物传感器。这只是从一个打开了的宝库中刚掘出第一桶金，还有更多事情等着去做。”
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