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      生物絲在流動下的形態(tài)轉(zhuǎn)變
      
			
      
				2019-03-22 14:26:36
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      由懸浮在簡單流體中的顆粒制成的復(fù)雜懸浮液的研究最近一直在增長，為工業(yè)或芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)提供了許多機(jī)會。這些懸浮液的宏觀流動性質(zhì)取決于懸浮的微粒的性質(zhì)，例如它們的尺寸或柔韌性，并且仍然知之甚少。這些流動性質(zhì)直接源于粘性流動與顆粒之間的微觀相互作用。來自ESPCI Paris的研究人員與加州大學(xué)圣地亞哥分校的一個團(tuán)隊(duì)合作，研究了流動中微觀柔性細(xì)絲的動力學(xué)。他們的研究結(jié)果發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上。
      

      生物絲在流動下的形態(tài)轉(zhuǎn)變
      

      由Anke Lindner和Olivia du Roure領(lǐng)導(dǎo)的PMMH-ESPCI Paris的科學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個模型實(shí)驗(yàn)，結(jié)合了微流體和熒光標(biāo)記的肌動蛋白絲，一種生物聚合物。在細(xì)胞中，這種蛋白質(zhì)組裝成細(xì)絲，賦予細(xì)胞形狀，完整性和遷移特性。一旦純化，標(biāo)記熒光并在體外重新組裝，這些肌動蛋白絲代表完美控制的柔性，微觀和布朗絲的模型系統(tǒng)。PMMH實(shí)驗(yàn)利用微流體裝置中給出的精確流量控制來在明確定義的條件下運(yùn)輸期間跟蹤每個肌動蛋白絲。
      

      圣地亞哥大學(xué)的科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)了數(shù)值模擬，包括粘性力和彈性恢復(fù)力，包括布朗波動。模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果完美匹配。
      

      該研究強(qiáng)調(diào)了流動中存在三種形態(tài)，這取決于長絲長度，這決定了它的靈活性和流速。在每種情況下，細(xì)絲通過流動傳輸，并且其質(zhì)心遵循流線。當(dāng)燈絲短而流動緩慢時，燈絲保持不變形并在被流動平流的同時旋轉(zhuǎn)。對于更高的長度和流速，細(xì)絲在旋轉(zhuǎn)時變形并彎曲成“C”形。該過渡對應(yīng)于屈曲不穩(wěn)定性。對于更高的值，出現(xiàn)第三種方案，其中細(xì)絲在坦克踩踏運(yùn)動中彎曲，但保持與流動對齊。流動強(qiáng)度。布朗波動幾乎沒有影響，主要參與模糊轉(zhuǎn)換。
      

      實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)和數(shù)值團(tuán)隊(duì)之間的密切合作導(dǎo)致了對這些制度之間不同形態(tài)和過渡的第一次完整描述。這項(xiàng)工作的合著者Anke Lindner解釋說，“研究柔性長絲的微觀行為是理解和解釋在宏觀尺度上由柔性纖維制成的懸浮液的性質(zhì)的第一步。”
      
			

			
        
      
			
      
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