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哈爾濱工業(yè)大學(xué)微系統(tǒng)與微結(jié)構(gòu)制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賀強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在仿細(xì)菌膠體馬達(dá)研究取得重要進(jìn)展，研究成果以“仿細(xì)菌膠體馬達(dá)集群的宏觀趨化運(yùn)動(dòng)”(Macroscale Chemotaxis from a Swarm of Bacteria-Mimicking Nanoswimmers)為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.，影響因子12.257），并被選為當(dāng)期的熱點(diǎn)論文（Hot Paper）。

在自然界中，細(xì)菌的趨化能力幫助它們適應(yīng)周圍環(huán)境的變化，獲得有限的營(yíng)養(yǎng)并在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)有利生存環(huán)境。受細(xì)菌集群趨化運(yùn)動(dòng)啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)筑了仿細(xì)菌集群趨化行為的葡萄糖驅(qū)動(dòng)聚合物刷膠體馬達(dá)。該馬達(dá)以膠體金為主體，一側(cè)通過(guò)化學(xué)交聯(lián)法修飾葡萄糖氧化酶，另一側(cè)借助原子轉(zhuǎn)移自由基聚合，將長(zhǎng)度可控的親水聚合物刷接枝到膠體馬達(dá)表面。在含有葡萄糖作為燃料的環(huán)境中，該馬達(dá)像細(xì)菌一樣通過(guò)分解葡萄糖作為能量來(lái)源，以每秒高于自身體長(zhǎng)120倍的速度前進(jìn)。研究表明類似細(xì)菌鞭毛結(jié)構(gòu)的聚合物刷增強(qiáng)了膠體馬達(dá)的平移運(yùn)動(dòng)，顯著提高了其運(yùn)動(dòng)效率。更重要的是，這些膠體馬達(dá)能夠像細(xì)菌一樣沿葡萄糖源梯度發(fā)生集群趨向運(yùn)動(dòng)，這種集群趨向現(xiàn)象甚至可以在宏觀下觀察到。這種仿細(xì)菌的集群趨向運(yùn)動(dòng)研究不僅可幫助人們理解和調(diào)控活性物質(zhì)，拓展對(duì)生命系統(tǒng)中自組織行為的認(rèn)知，也有望推進(jìn)膠體馬達(dá)在活性智能材料、精準(zhǔn)醫(yī)療等方面的應(yīng)用。

文章發(fā)表后，先后被Science Daily、Phys.org、Nanowerk以及ChemistryViews等報(bào)道。

原文鏈接：

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201907733

新聞鏈接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190731125424.htm

https://phys.org/news/2019-07-gold-nanoparticles.html

https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=53298.php

https://www.chemistryviews.org/details/ezine/11173784/Swarming_Gold_Nanoparticles.html