跳动城乡网芬兰阿尔托大学的研究人员发现了一种利用磁铁排列游动细菌的方法。这种方法不仅能将细菌排列整齐，还为多种研究提供了有用的工具，例如复合材料、相变和凝聚态物理的研究。
细菌细胞通常不具有磁性，因此磁铁不会直接与细菌相互作用。相反，细菌会与含有数百万个磁性纳米粒子的液体混合。这意味着杆状细菌实际上是磁性流体中的非磁性空隙。
当磁铁打开时，就会产生磁场，细菌会被推到与磁场对齐的位置，因为任何其他排列方式都需要更多的能量——更难让杆状孔与磁场保持一定的角度。
“我们成功地利用磁场控制了完全正常的枯草芽孢杆菌。这些细菌不具有磁性，与一些罕见的趋磁细菌不同，”领导这项研究的助理教授 Jaakko Timonen 说道。
“简而言之，最稳定的排列是细菌的&luo;孔&ruo;与磁场对齐，从而对细菌身体产生扭矩，推动它们排列整齐，”博士后研究员 Kazusa Beppu 解释道。
磁场强度控制着细菌的排列。当磁铁关闭时，细菌会杂乱无章地游动。随着研究人员增加磁场强度，细菌变得越来越整齐，最终几乎排成一排。
细菌的数量也会产生影响。当细菌密度较高时，需要更强的磁场才能使细菌排列整齐。这是因为游动细菌对液体的影响类似于湍流。当细菌数量很多时，湍流效应会很强，需要更强的磁场才能克服它。
Timonen 解释道：“细菌在稠密悬浮液中产生的流体流动被称为主动湍流，因为它包含湍流特有的结构，例如涡流。然而，重要的是要了解这种所谓的主动湍流与航空等行业遇到的正常湍流有着根本的不同。”
主动湍流是自然界中极为常见的现象。它是由单个单位的联合作用引起的，例如正在游动或移动的细胞，即细菌、或上皮细胞。“主动湍流是活性物质物理学中的一个重要研究课题，我们系统中的浓密细菌悬浮液是研究它的绝佳工具，”别府说。
未来的微型快递员?
归根结底，尽管听起来很有趣，但这项工作不仅仅是让细菌有序地游动。控制细菌运动和湍流的能力对于理解和操纵活性物质(从各个部分的行为中产生动态模式的材料)非常重要。想象一下鸟群，但在细胞层面上。
研究人员设想的应用包括自给自足材料或利用微型机器人或生物发动机的潜力来获取能量或运输材料。例如，靶向药物输送可以在微观尺度上进行。
Beppu 补充道：“能够在远大于单个活性单元大小的空间内以时空和多功能方式控制活性物质，这令人兴奋不已。而且由于我们的方法用途广泛，它不仅可以应用于细菌系统，还可以应用于各种其他系统，这将极大地推动活性物质的实验研究。”
以这种方式微调排列的能力也将是其他研究领域的宝贵工具，例如相变或凝聚态物理的研究。与此同时，研究人员计划通过测试磁场动态时会发生什么来扩展他们的工作——例如，在旋转磁场中。
别府希望在这些实验中看到丰富多样的新现象，并补充说“了解取向和流动的磁可控性对于设计功能活性材料非常重要”。
