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生物丝在流动下的形态转变

2019-03-22 14:26:36 • 来源：

由悬浮在简单流体中的颗粒制成的复杂悬浮液的研究最近一直在增长，为工业或芯片实验室技术提供了许多机会。这些悬浮液的宏观流动性质取决于悬浮的微粒的性质，例如它们的尺寸或柔韧性，并且仍然知之甚少。这些流动性质直接源于粘性流动与颗粒之间的微观相互作用。来自ESPCI Paris的研究人员与加州大学圣地亚哥分校的一个团队合作，研究了流动中微观柔性细丝的动力学。他们的研究结果发表在“美国国家科学院院刊”上。

生物丝在流动下的形态转变

由Anke Lindner和Olivia du Roure领导的PMMH-ESPCI Paris的科学团队开发了一个模型实验，结合了微流体和荧光标记的肌动蛋白丝，一种生物聚合物。在细胞中，这种蛋白质组装成细丝，赋予细胞形状，完整性和迁移特性。一旦纯化，标记荧光并在体外重新组装，这些肌动蛋白丝代表完美控制的柔性，微观和布朗丝的模型系统。PMMH实验利用微流体装置中给出的精确流量控制来在明确定义的条件下运输期间跟踪每个肌动蛋白丝。

圣地亚哥大学的科学家们实现了数值模拟，包括粘性力和弹性恢复力，包括布朗波动。模拟和实验的结果完美匹配。

该研究强调了流动中存在三种形态，这取决于长丝长度，这决定了它的灵活性和流速。在每种情况下，细丝通过流动传输，并且其质心遵循流线。当灯丝短而流动缓慢时，灯丝保持不变形并在被流动平流的同时旋转。对于更高的长度和流速，细丝在旋转时变形并弯曲成“C”形。该过渡对应于屈曲不稳定性。对于更高的值，出现第三种方案，其中细丝在坦克踩踏运动中弯曲，但保持与流动对齐。流动强度。布朗波动几乎没有影响，主要参与模糊转换。

实验团队和数值团队之间的密切合作导致了对这些制度之间不同形态和过渡的第一次完整描述。这项工作的合着者Anke Lindner解释说，“研究柔性长丝的微观行为是理解和解释在宏观尺度上由柔性纤维制成的悬浮液的性质的第一步。”

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