新材料科学家用细菌开发出柔性活液晶

日前，来自肯特州立大学和阿贡国家实验室的研究人员合作，把活细菌和无生命的溶致液晶（LLCs，一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶）结合在一起，开发出一种新型主动材料 活液晶，有望提高生物传感器性能，在疾病早期诊断方面很有前景。相关研究论文刊登在了近期出版的《PNAS》杂志上。

活细菌在水基无毒的液晶中游泳，细菌和液晶之间的互动作用形成了一种新型软物质：活液晶。活液晶是活生物与机械材料的混合，是一种新兴的柔性工程复合材料，能在外部刺激下运动并改变自身结构和性质，而且能像真正的生物似的，从环境中吸取能量转化存储，用来驱动整个系统运动。从仿生微型机器、传感器到自组装微型机器人，这种功能在许多应用中都非常关键。

此外，活液晶还有着极佳的光学属性。它能提供一种媒介，能放大微米和纳米水平的微小反应，这是分子和病毒相互作用的层面，并能对这些反应进行光学探测和分析。这些特性让生物液晶非常适合用于制造传感设备，监测癌症生长、感染等生物生理过程。在本研究中，通过液晶双折射，只需一台简单的偏振显微镜，就能清晰看到24纳米粗细的细菌鞭毛（人头发的1/4000）的旋转运动。

研究人员指出，通过控制系统中的可变因素，比如细菌能获得的氧气量、混合物浓度或温度，可以控制和引导细菌主动运动。由此带来一个新的设计方向：制造微流生物传感器。疾病初期最容易治愈，早期诊断能让大部分疾病得到经济有效的治疗。而微流技术作为一种疾病初期的探测手段此外值得注意的是，也变得越来越重要。

论文第一作者、肯特州立大学博士生周爽（ShuangZhou，音译）表示： 据我们所知，在以往的实验物理学中还没有人做过这样的系统工作。这种新材料有许多潜在的应用，但目前最直接的用途是用来设计新型生物传感器就能了解到该企业发展到那个阶段。这只是从一个打开了的宝库中刚掘出第一桶金，还有更多事情等着去做。

原文检索：

ShuangZhou，AndreySokolov，vrentovich，AS，January1 ，2014；doi：10.107 /pnas.1