有感觉功能的人造纤毛


  但准确地说,这种新材料与纤毛并不一样,它感应热、化学和电磁波刺激,研究者能够控制它,为未来的应用开辟了无限的可能性。

  这一发现发表在9月23日的《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)杂志上。美国国家科学基金会材料研究部(National Science Foundation's Division of Materials Research)支持南密西西比大学的材料研究科学和工程中心,研制应变激发高分子材料(Response-Driven Polymeric Materials),这项研究就在那里进行。

  纤毛是鬈曲的毛状结构,它从人类的皮肤等各种有机体表面向外延伸。人类、动物和单细胞生物体使用它们感知环境,收集环境信息并适应环境。

  科学家们很久以来就在想象,如果能设计纤毛进行其他的有机和无机应用,那么能做些什么呢?但直到现在,创造纤毛纯属大自然的生命生长过程。马雷克•乌尔班是南密西西比大学高分子科学和工程学教授,他与一个研究团队一起开发了一种新型共聚物薄膜,具有晶须状形态,这模仿了电影“自然母亲”中的构思。

  “我们感兴趣开发的材料,是在不同长度和时间尺度具有多层次的感应,”乌尔班,说道:“我相信这将是未来的科学和工程,将会推动未来技术。”

  研究人员采用一种技术,用数年时间生产乳胶涂料,形成聚合物性薄膜,其化学成分可制成一种细丝,有内置的分子传感器感应温度、酸度及紫外线辐射。另外,细丝可运动、摇摆、收缩和扩张以感应刺激。它们也能发光,也就是说,能吸收和发射光并改变颜色,以感应紫外线。

  只要能够加工这种纤毛状生物传感器,科学家们就能测试毒素、氧气的存在甚至缺氧环境。未来传感器应用的领域可能包括开发新的传感器用于检测葡萄糖水平,利用传感器进行药物测试,或测试空气和水的安全。

  设计这种材料的应用是没有限制的,乌尔班说,“许多新想法在我们谈话的时候就形成了,但展示它们还为时过早。”

  下一步,他们会马上组织工程师应用这种材料。