Science | 仿生科技新突破：从植物中获取双向液体输送灵感

2024-06-23

引言定向液体输送在仙人掌、蜘蛛、蜥蜴、猪笼草(Nepenthes alata)和龙葵(Araucaria)等植物的叶片中被广泛观察到。然而，在所有这些例子中，特定液体的液体输运完全限制在一个固定的方向上。 2024年6月20日，香港理工大学王立秋、香港大学尹晓波及山东大学李加乾共同通讯（杨玲及李威为论文的共同第一作者）在Science 在线发表题为“Selective directional liquid transport on shoot surfaces of Crassula muscosa”的研究论文，该研究证明了Crassula muscosa（若绿）表面具有在任何方向上单向运输特定液体的能力。这是通过具有不同重入角度的不对称重入叶的存在来实现的，这产生了液体半月板异质性的变化。这些发现使工程仿生结构能够选择性定向输送液体，具有智能流动方向切换、液体分布和混合等功能。定向液体输送在许多应用中起着至关重要的作用，包括微流体、集水、油水分离、太阳能海水淡化和传热。这种特性已经在许多物种中被观察到，比如仙人掌、蜘蛛、蜥蜴、猪笼草和龙葵的叶子。然而，所有这些物种的表面液体运输都以相同的方式进行，特定的液体沿着固定的方向移动。仙人掌将收集到的雾从它们的棘尖输送到根部；蜘蛛丝将捕获的雾或露水从周期性的纺锤结输送到关节；蜥蜴通过相互连接的毛细血管通道将空气中的水分输送到它们的鼻子中；Nepenthes alata利用多尺度结构将液体或花蜜定向地从其胃壁的内缘输送到外缘和木犀草叶片利用毛细棘轮效应在固定方向上运输特定液体。自然界中有没有其他液体运输方式?这个答案可以为定向液体输送的设计提供进一步的启发。若绿表面选择性定向液体输送（Credit: Science）该研究揭示了液体在C. muscosa茎表面的运输机制，其中不对称的重入叶产生不均匀的液体半月板轮廓，导致液体的选择性单向运动。这一发现激发了具有功能性液体传输能力的创新结构的发展，包括可重构液体传输、传输方向的智能调制以及自发和长距离定向传输。因此，可以实现实时和原位可编程集成微流体，促进微流体在生物医学和化学反应和分析中的各种应用。参考文献 https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk4180 责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature” End 往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

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