2025-06-24 01:46来源:本站
主动物质由通过消耗能量产生机械工作的单元组成1。示例包括生物系统(例如细菌的组装2,3,4,5和生物组织6,7),由分子电机驱动的生物聚合物8,9,10,11以及合成自propelled颗粒的悬浮液12,13,14。一个中心目标是了解和控制空间和时间上主动组件的自组织。大多数活性系统表现出是由协调空间结构和活性试剂运动12,14,15的相互作用介导的空间顺序,或者是单个振荡动力学的时间同步。同时控制空间和时间组织更具挑战性,通常需要复杂的相互作用,例如反应 - 扩散层次结构16或基因设计的细胞电路2。在这里,我们报告了一种简单的技术,可以同时控制细菌活性物质的空间和时间自我组织。我们通过添加纯化的基因组DNA来限制大肠杆菌细胞的致密活动悬浮液,并操纵单个宏观参数(即悬浮液的粘弹性)。这揭示了自动驱动的空间和时间组织以毫米规模的旋转涡流的形式,并定期振荡了可调频率的全球手性,让人联想到扭转摆。通过将实验与主动物模型相结合,我们用主动强迫和粘弹性应力松弛之间的相互作用来解释这种行为。我们的发现提供了对复杂流体中细菌运动行为的影响的洞察力,这可能在与健康和生态有关的研究中引起人们的兴趣,并在实验上证明可以利用流变学特性来控制活跃物质流量17,18。我们设想我们的毫米规模,可调, 可以将自振荡的细菌涡流耦合到驱动系统,以使“时钟发生器”作用,能够为软机器人的节奏运动和程序化的微流体泵送19,例如,通过触发Shift寄存器在Soft-Bobotic Logic dessices20中的动作。