北京
新的活性物质可能导致自愈材料和靶向药物输送系统。
布里斯托尔大学的研究人员有了一项令人兴奋的发现 —— 合成材料可以自行移动，类似于蠕虫的移动方式。这项研究是“活性物质”这一新兴领域的一部分，该领域有朝一日可能会产生新的药物输送方法和自我修复材料。
大多数材料，如木材或塑料，保持不动，不改变形状。活性物质是不同的，因为它可以移动和重新排列自己。来自布里斯托尔、巴黎和莱顿的科学家们共同研究了一种叫做“杰纳斯胶体（Janus colloids）”的微小颗粒。
这些粒子被放置在液体中，并暴露在电场中，使它们自己移动。这一突破使科学家们离设计模仿生物运动的材料又近了一步，有可能导致人造肌肉和微型机器人系统的进步。
多年来，活跃物质的概念一直吸引着研究人员，因为它挑战了我们理解物质的方式。与需要外力才能运动的传统物质不同，活性物质有驱动其运动的内部能量来源。这意味着这些合成材料有一天可能会产生新型的适应性材料，这些材料会对环境做出反应，并更像生物体一样发挥作用。
蠕虫状结构的形成
利用一种特殊的3D显微镜，研究小组观察了这些粒子在电场打开时的行为。胶体聚集在一起，形成了看起来像蠕虫的结构。
这个实验是独一无二的，因为它使用了比以前研究更小的颗粒，使研究人员能够看到新的行为。蠕虫状的结构显示出协调的运动，几乎就像它们作为一个整体而不是单个粒子反应一样。
第一作者Xichen Chao解释说：“我们发现了令人着迷的新结构的形成 —— 自我驱动的活性细丝，让人想起活着的蠕虫。然后，我们能够开发一个理论框架，使我们能够仅根据它们的长度来预测和控制合成蠕虫的运动。”
这些发现强调了如何控制这些合成材料的运动，这可能会导致在各个领域的实际应用。
在医学和技术方面的潜在应用
在较低的密度下，活性粒子形成蠕虫状的链，但在较高的密度下，它们自我组装成迷宫状和片状结构。这些自组织行为可以为医学、机器人和材料科学的新应用打开大门。
合著者Tannie Liverpool指出：“虽然在现实世界中的应用可能还很遥远，但由于这些材料可以独立移动，它最终可能导致设计能够独立移动自身不同部分的设备的能力，或者设计能够通过专门针对药物和治疗来搜索可能具有健康应用的目标的粒子群。”
研究小组继续探索这些合成材料，重点是如何进一步开发它们用于实际用途。通过正在进行的实验和理论建模，这一发现使我们更接近像生物体一样的材料，为材料科学的未来发展打开了大门。
研究结果发表在《物理评论快报》上。
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