從機(jī)器人螢火蟲到秋葵膏藥

張佳欣

盡管動植物面臨氣候變化等人類驅(qū)動因素導(dǎo)致的大范圍滅絕，但自然界仍在以意想不到的方式激發(fā)著人類的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

“大自然花了數(shù)億年時間來優(yōu)化極其復(fù)雜問題的解決方案。”美國加利福尼亞大學(xué)爾灣分校的生物醫(yī)學(xué)工程師阿隆·戈羅德斯基說，“如果我們著眼于自然，就可以縮短開發(fā)過程，并快速找到有價值的解決方案。”

從魷魚皮食物加熱器到用牛黏液制成的潤滑劑，受大自然啟發(fā)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)成果斐然。

秋葵黏合劑可為心臟止血

現(xiàn)在，用一種由黏性秋葵凝膠制成的可生物降解膏藥，可以在不縫合的情況下為狗和兔子的心臟肝臟止血。

秋葵是一種毛茸茸的綠色蔬菜，其黏稠的質(zhì)地啟發(fā)了加拿大曼尼托巴大學(xué)的馬爾科姆·邢將其轉(zhuǎn)化為醫(yī)用黏合劑。

去年7月發(fā)表在《先進(jìn)醫(yī)療材料》上的這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在榨汁機(jī)中提煉秋葵，然后將其烘干成粉末，可以產(chǎn)生一種有效的生物黏合劑，并迅速形成物理屏障，啟動血液凝固過程。研究人員計劃未來幾年在人體上測試這種膏藥。

牛黏液潤滑劑可預(yù)防艾滋病

實(shí)驗(yàn)室測試發(fā)現(xiàn)，一種由奶牛黏液制成的潤滑劑有望減少艾滋病等疾病的傳播。

這項(xiàng)發(fā)表在去年9月份《先進(jìn)科學(xué)》雜志上的研究仍是初步的，還未在人體上進(jìn)行測試。

研究人員從牛的唾液腺中提取黏液，并將其轉(zhuǎn)化為一種結(jié)合和約束病毒的凝膠。黏液是由黏蛋白組成的，這種蛋白質(zhì)可能具有抗病毒特性。黏蛋白分子具有天然復(fù)雜的生物學(xué)特性，能有效阻止艾滋病和皰疹病毒感染，且不會產(chǎn)生副作用或耐藥性。

它有固體和液體兩種形態(tài)。瑞典斯德哥爾摩皇家理工學(xué)院的研究人員稱，作為固體，它可以捕獲體內(nèi)的細(xì)菌或病毒；作為液體，它可以清除體內(nèi)的病原體。

機(jī)器人螢火蟲助力搜救工作

在溫暖的夏夜，螢火蟲利用發(fā)光吸引配偶、抵御捕食者，或引誘獵物。

螢火蟲照亮了夜空，也啟發(fā)了美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們創(chuàng)造出昆蟲大小的微型機(jī)器人，它們在飛行時會發(fā)光。

據(jù)去年6月發(fā)表在《IEEE機(jī)器人與自動化快報》上的論文，根據(jù)大自然的啟示，研究人員為昆蟲大小的飛行機(jī)器人制造了發(fā)光的柔軟人造肌肉，其中被嵌入了微小的電致發(fā)光粒子。控制機(jī)器人翅膀上的微小人造肌肉可使其在飛行過程中發(fā)出彩色的光。

一只“螢火蟲”的重量只比一枚回形針重一些。研究人員已經(jīng)證明，他們可以使用機(jī)器人發(fā)出的光和三個智能手機(jī)攝像頭來精確跟蹤機(jī)器人。

電致發(fā)光可以使機(jī)器人相互通信。例如，如果被派往一座倒塌的建筑執(zhí)行搜救任務(wù)，尋找幸存者的機(jī)器人螢火蟲可以利用燈光向其他同伴發(fā)出信號并呼救。盡管到目前為止，這些機(jī)器人只能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中操作，但研究人員對它們未來的潛在用途感到興奮。

受訓(xùn)螞蟻能嗅出癌癥

據(jù)估計，世界上有20萬億只螞蟻，研究人員發(fā)現(xiàn)，有一種螞蟻可能能夠嗅出人類乳腺中的癌癥。

據(jù)去年3月發(fā)表在iScience雜志上的研究，索邦-巴黎北大學(xué)的科學(xué)家們用糖水獎勵來訓(xùn)練絲光褐林蟻聞出植入和不植入人類腫瘤的小鼠尿液之間的區(qū)別。

在短短的3項(xiàng)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)中，研究人員能夠有效地教會螞蟻區(qū)分癌細(xì)胞和非癌細(xì)胞，其準(zhǔn)確度與使用狗進(jìn)行的研究相似。

研究人員表示，在某些方面，螞蟻超過了狗，因?yàn)樗鼈冃枰獦O短的訓(xùn)練時間，僅30分鐘，而狗需要6～12個月，并且訓(xùn)練和維護(hù)成本更低，每周只需喂食兩次蜂蜜和冷凍昆蟲。

眾所周知，癌細(xì)胞會產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)化合物，這些分子會賦予它們特殊的氣味。因此，一些狗可以使用高度敏感的鼻子來嗅出癌癥，但訓(xùn)練它們可能既昂貴又耗時。與嗅探犬相比，螞蟻可能有一天會提供一種更簡單、更便宜的非侵入性腫瘤識別方法。

“魷魚皮膚”為外賣保溫

點(diǎn)外賣或外帶食物給人們帶來了便利，但如果擔(dān)心食物變冷該怎么辦？

根據(jù)去年3月發(fā)表在《自然·可持續(xù)性》雜志上的一項(xiàng)研究，魷魚奇怪的皮膚激發(fā)了一種包裝材料的研發(fā)靈感，這種材料能達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的效果，可以作為外包裝為食物保溫。

魷魚和其他頭足類動物具有驚人的能力來偽裝自己以適應(yīng)環(huán)境。魷魚有被稱為色素囊的微型器官，可以顯著改變大小，也可以幫助它們改變顏色。

為了模仿這些充滿色素囊的器官，美國加利福尼亞大學(xué)爾灣分校的研究人員制備了一種大面積類似“魷魚皮膚”的復(fù)合材料，它通過可重構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)熱量，這些金屬結(jié)構(gòu)可以可逆地相互分離，并在不同的應(yīng)變水平下重新組合在一起。

復(fù)合材料中的“金屬島”在材料松弛時彼此相鄰，在材料拉伸時分離，從而可以控制紅外光的反射和透射或散熱。

◎ 來源|科技日報