人類微生物群、海洋和土壤生態(tài)系統(tǒng)中微生物的自然棲息地充滿了膠體和大分子。這種環(huán)境表現(xiàn)出非牛頓流動(dòng)特性，嚴(yán)重影響微生物的運(yùn)動(dòng)。雖然簡(jiǎn)單牛頓流體中游動(dòng)的鞭毛細(xì)菌的低雷諾數(shù)流體動(dòng)力學(xué)已經(jīng)得到很好的發(fā)展，但我們對(duì)復(fù)雜非牛頓流體中細(xì)菌運(yùn)動(dòng)的理解還不成熟。即使經(jīng)過(guò)60年的研究，關(guān)于聚合物溶液中細(xì)菌運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的性質(zhì)和起源的基本問(wèn)題仍在討論。近日，明尼蘇達(dá)大學(xué)雙城分校的程翔老師團(tuán)隊(duì)利用Tweez305光鑷研究發(fā)現(xiàn)，稀膠體懸浮液中的鞭毛細(xì)菌在數(shù)量上表現(xiàn)出與稀聚合物溶液中相似的運(yùn)動(dòng)行為，特別是，普遍的粒徑依賴性運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)高達(dá)80%，同時(shí)強(qiáng)烈抑制細(xì)菌擺動(dòng)。由于膠體的硬球性質(zhì)，其大小和體積分?jǐn)?shù)在實(shí)驗(yàn)中有所不同，此研究結(jié)果揭示了關(guān)于復(fù)雜流體中細(xì)菌運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的長(zhǎng)期爭(zhēng)議，并表明聚合物動(dòng)力學(xué)可能不是捕捉這種現(xiàn)象的必要條件。結(jié)合復(fù)雜流體的膠體性質(zhì)的物理模型定量解釋了膠體和聚合物流體中的細(xì)菌擺動(dòng)動(dòng)力學(xué)和遷移率增強(qiáng)。此研究結(jié)果有助于了解細(xì)菌在復(fù)雜液體中的運(yùn)動(dòng)行為，這與廣泛的微生物過(guò)程和工程細(xì)菌在復(fù)雜環(huán)境中的游泳有關(guān)。

大小依賴性細(xì)菌運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)

細(xì)菌在膠體懸浮液中游動(dòng)

增強(qiáng)膠體附近細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)能力

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Tweez305及Tweez300 設(shè)備詳情鏈接：高速多光阱納米光鑷與測(cè)力平臺(tái)