《中國科學報》頭版:北航教授揭示豬籠草「油嘴滑蟲」機制

2021-01-20 北航新鮮事


《中國科學報》2016年4月12日頭版報導《自然》刊發北航教授仿生表面重要研究進展:



本報訊(記者王靜)  「食肉植物」豬籠草吃蟲子眾所皆知,但其「嘴唇」即口緣區,在溼潤環境下,不需要外部能源推動即可輸送液體的奇特現象,被北京航空航天大學和中科院理化所研究團隊發現。合作團隊還通過解析豬籠草「嘴唇」的微觀結構,揭示豬籠草「油嘴滑蟲」液膜自動搬運液體、致使昆蟲無法駐足而滑落入籠的機理,並建立了液膜輸運的理論計算模型。該研究4月7日在線發表於《自然》。



2013年,中科院院士江雷和北京航空航天大學教授張德遠、陳華偉共同對豬籠草「嘴唇」的微觀結構與功能及其成分之間有何種關聯,展開了研究。實驗中,研究人員發現,豬籠草「嘴唇」具有連續搬運能力是其保證溼滑、讓昆蟲類動物站不住腳的根源。在此基礎上,合作團隊模擬豬籠草口緣區表面結構進行了壓印成形,成功複製了豬籠草口緣區的工作機制,使生物功能轉移製造成為現實。並對這一現象進行了數學分析計算和模型建立,使人類廣泛應用豬籠草「嘴唇」的功能成為可能。


「仿生研究的最終目的在於應用。豬籠草口緣區輸運的是水,人類若想應用這種生物功能,需要運送的除了水,還可能是油,或其他液體物質的輸送,這就需要建立理論基礎。」江雷指出。


審稿專家認為,該研究令人興奮的是,借鑑生物的精美設計,人類可巧妙地創建非常規工程解決某些難題。雖然這樣的工程難以推測出形貌,但新的解決方案已閃耀著光芒。

豬籠草口緣區這種無功耗的微量輸運,勢必為人類在節約動力能源方面發揮諸多想像。若應用於農業生產的滴灌,包括提取地下水,將可節約大量電力能源。


陳華偉告訴記者,利用這種無外部動力輸運方式能使水在水平方向上長距離搬運,原理上可無限度延伸。


張德遠說,外科手術中軟組織常常黏刀,手術刀在切割幾次後,就需要進行清洗,不僅延長了手術時間,更影響了手術的精準性。研究人員效法豬籠草「嘴唇」謀求解決手術粘刀問題,在手術刀上應用類似豬籠草「嘴唇」的滑膜,將有可能讓手術刀在切割中不再粘連軟組織。目前,相關技術合作團隊已申請專利。



轉自北航新聞網,原題目為「《中國科學報》頭版:科學家揭示豬籠草「油嘴滑蟲」機制    」



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