研究人员已经找到了一种控制细菌来运输微观货物的方法

时间：2022-04-08 12:25:35 来源：

能够控制生物系统来执行特定任务是一种长期挑战。在本质上发表的论文中，哥本哈根大学尼尔斯大学研究所的研究人员 - 与美国和英国的团体合作，现在报告了这一点。

他们已经找到了一种控制细菌来运输微观货物的方法。细菌形成世界上最大的生物量，比所有的动物和植物更大，它们不断地移动，但它们的运动是混乱的。研究人员追求了这个想法，如果可以控制这种动作，他们可能能够将其发展成生物工具。它们使用液晶来规定细菌运动的方向，并为细菌添加了微观货物，以携带的含量超过5倍的细菌。

细菌级铁路建设

尼尔斯Bohr Institute的助理教授Amin Doostmohammadi解释说，在过去已经试图控制细菌的行为。但他和他的同事采用了一种新的方法：“我们想到自己，我们如何为细菌创造一个曲目？我们这样做的方式是将细菌放入液晶内。诀窍在于液晶不像晶体，也不是液体，它在介于两者之间。

“晶体中的每个分子具有取向，但没有位置序列。这意味着分子可以像液体一样流动，但它们也可以同时像晶体一样对齐。这正是液晶显示器（LCD）的物理学，电视，监视器和移动电话。我们可以准备底层液晶，使得它采用明确定义的图案。细菌将以相同的方向定位。它没有限制细菌运动，它只是在我们想要的方向上向它们取向。“

模式设计和模型建筑

根据Amin Doostmohammadi的说法，在没有波动的指定方向上移动的细菌的强射流是实验的巨大结果。如果细菌的喷射足够强的射肌是有用的，通常会发生什么，细菌的浓度必须高，并且稳定性通常开始出现。喷气机变得不稳定和混乱。

但是在液晶图案中，可以大大抑制不稳定性并防止细菌喷射变得混乱。

模式决定了方向。这意味着可以创建足够强的细菌的喷射，以携带微观货物的弦，每件货物均为细菌本身的大小。

科学领域扩大 - 仍然更多的潜力正在揭示自己

在过去的十年左右，科学领域已经扩大了。目前，可以控制细菌在相当大的程度上，并且可以使细菌变得如此称为“活性物质” - 可以使细菌旋转或形成不同的图案。现在，通过这种方法，可以在空间中稳定细菌喷射，使得它们甚至可以携带微观货物。

“我们仍然处于实验水平，并且尚未为此技术指定使用领域。目前，主要动机是医学应用。但真的，当我们考虑它时，我们实际上正在谈论一种全新的材料。我们以前知道液晶，但现在我们正在处理一个活液晶，“Amin Doostmohammadi说。

“你可以想象各种各样的材料科学机会。也许它可以适用于其他系统，蜂窝行为或精子行为等。作为一个理论物理学家，我考虑了科学方面的基本影响，但这种细菌的这种药物递送的能力，这是一个新的东西。值得注意的一件事是，当您以这种方式提供药物时，您不需要任何外力。细菌本身就是这样。它就像流体泵送本身。这是一种自来水，所以说话。“

理论和实验是密不可分的

与其他研究组合作获得了结果。美国肯特州立大学的两家合作者，Oleg Lavrentovich，宾夕法尼亚州立大学的Igor Aranson - 2014年开始了这一研究分支。现在在牛排博士学院和牛津大学大学朱莉娅·埃姆人合作，实验和理论结合在一起设计和控制强大的细菌喷气机。

“我们可能有一个理论想法，但它是理论和实验的耦合，实际上会导致这些有前途的结果，”Amin Doostmohammadi说。

参考：“由图案液晶凝聚的游泳细菌的极地喷气机”由塔拉斯特里夫，克里斯特·普明，克里斯蒂安·蒂姆森，米哈伊尔M.Genkin，郝宇，陈辉彭，齐惠伟，朱莉娅·埃姆曼，伊戈尔斯·阿兰森，阿曼Doostmohammadi和Oleg D. Lavrentovich，2020年3月2日，Nature Physics.doi：
10.1038 / S41567-020-0793-0.

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