作者:威利 信用:威利 细菌可以主动向营养源移动——这种现象被称为趋化性——它们可以在群集过程中集体移动
中国科学家重新设计了集体趋化性，通过化学和生物化学修饰的金纳米粒子创建了人工模型纳米锥
发表在《Angewandte Chemie》杂志上的研究总结说，该模型有助于理解细菌群中趋化运动的动力学
是什么导致了群集，以及这种集体行为是否可以转化为人工智能系统，是当前密集科学研究的一个主题
众所周知，在密集群体中游泳的细菌对周围液体的感觉不同于单独游泳的细菌
但是游泳者在多大程度上被加速，还有什么其他因素起作用，仍然不清楚
中国哈尔滨工业大学的胶体化学家何嫱和他的同事现在已经构建了一个类似细菌的纳米锥的简单人工模型
他们观察到积极的趋化行为和游泳者形成一个明显移动的群体
他和他的同事用微小的金球建造了他们的人工游泳者
金纳米粒子的大小是普通细菌的40倍，低于显微镜的检测极限
然而，由于一种叫做廷德尔效应的光散射现象，科学家们甚至可以用肉眼观察到含有游泳者的溶液中更大的变化
使用其他分析技术，他们也能更详细地解析粒子的速度、方向和浓度
科学家们喜欢研究金纳米粒子，因为微小的球体形成稳定、分散的溶液，很容易用电子显微镜观察到，分子可以相对容易地附着在它们上面
他和他的团队首先在大的二氧化硅球体表面装载了金粒子
然后他们在金球的暴露面上附着了聚合物刷
这些刷子是由聚合物链制成的，长度高达80纳米，它们使金颗粒高度不对称
研究人员溶解了二氧化硅载体，并将一种酶系在金球的暴露面上，这样得到的纳米粒子的一面是长而厚的聚合物刷，另一面是酶
在氧气的存在下，葡萄糖氧化酶将葡萄糖分解成一种叫做葡萄糖酸的化合物
为了确定纳米锥是否会在给定的方向主动游动，作者将它们放在一个小通道的一端，并在另一端放置一个永久的葡萄糖源
与活细菌相似，模型游泳者沿着葡萄糖梯度向葡萄糖源移动
这个事实本身并不令人惊讶，因为酶驱动的、自动推进的游泳者从实验和理论上都是已知的
但是作者也可以检测群集行为
不对称的纳米颗粒凝聚成一个单独的相，沿着营养梯度共同移动
作者设想纳米锥可以进一步发展成为有价值且容易获得的物理模型，用于研究纳米尺度上生物或非生物的趋化和趋化行为
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