Dråber, der svømmer mod opløsning, kan inspirere til flydende mikrobots

Forskere opdagede, at mikroskopiske væskedråber svømmer mod opløsningsmiddelforhold, der favoriserer deres opløsning. Denne mekanisme kan ligge til grund for nogle transportprocesser i levende celler og kan udnyttes til at udvikle flydende mikrorobotter.

Forskningen blev offentliggjort den 9. maj i Nature Communications af seniorforfatter Eric Dufresne, professor i materialevidenskab og teknik ved Cornell Engineering og i fysik i College of Arts and Sciences. Hovedforfatteren er Etienne Jambon-Puillet, forsker ved École Polytechnique og tidligere medlem af Dufresnes Laboratory of Soft and Living Materials.

Ved at arbejde med model bovint serumalbumin (BSA) kondensater viste forskerholdet, at dråberne svømmer langs kemiske gradienter. Når dråberne er fyldt med et enzym, kan de producere deres egne gradienter og svømme mod hinanden, ifølge journalen.

"Vi har bemærket, at kemikalier, der inducerer Marangoni-svømning, også påvirker blandingsstabiliteten. De skifter det kritiske punkt i systemet og dermed sammensætningen af ​​hver fase i ligevægt," sagde Jambon-Puillet. "Kemikalier, der favoriserer blanding, reducerer sammensætningsforskellen mellem tæt og fortyndet fase og dermed grænsefladespændingen."

I alle disse tilfælde observerede forskerne, at dråberne svømmede mod opløsningsmiddelforhold, der favoriserer deres opløsning, en adfærd, de kalder "dialytaksis", som de forventer er generisk og bør gælde for ethvert makromolekylært fasesepareret system.

"Vi har fundet en kraftfuld mekanisme til at flytte ting rundt i små skalaer. Vi kigger på naturlige systemer for at forstå, hvordan det kan påvirke cellulær fysiologi, og udvikle syntetiske systemer til autonomt at udføre opgaver," sagde Dufresne.

Flere oplysninger: Etienne Jambon-Puillet et al., faseseparerede dråber svømmer til deres opløsning, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47889-y

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Cornell University