Droplet火车揭示了大自然如何驾驭血液交通

在一个决策点附近，在线交通地图推荐一个不那么拥挤的路线，其他方式有几个慢点。对于我们大多数人来说，选择似乎很清楚。不过，你有没有想过这个集体选择一条道路是否会导致选定道路上出现新的交通堵塞?事实上，交通拥堵不断变化，因为司机对“更快路径”的偏好积累会产生新的堵塞。系统中的这些交替的群被称为网络振荡。从公路到计算机电缆路由器和血管，我们的生活在网络网络中编织。振荡是一种普遍存在的网络现象，其特征在于节点和路径的选择。

韩国基础科学研究所(IBS)内的软和生活物质中心的科学家与波兰科学院(PAN)合作报告说，他们发现了微流体液滴网络中的自发振荡。科学家们以最简单的方式成功地模拟了与我们的毛细血管类似的网络通道，其中包含一个或两个环。他们还提出，血细胞之间的碰撞和厚度的不规则可以抑制生物网络中的振荡。这项研究可以帮助我们了解微血管网络中血流振荡的出现和相应的行为。

微流体评估用于通过微通道处理分离液滴中的样品，是新科学实验和创新最有前途的领域之一。尽管存在这样的潜力，但先前的微流体研究仅限于不存在这种振荡的简单通道。IBS科学家设计了一种新型实验系统来研究复杂网络中的液滴流量。微流体网络分别包括具有内部环的不同分支，其具有对称形状，使得每个分支具有由液滴选择的相等概率。

在实验中，液滴最初在网络中均匀地展开，就像定期移动的长链火车车厢一样。(图1b)随着时间的推移，它们慢慢地组织成一个羊群，好像被堵在那个树枝上，同时让另一个树枝清晰。这种植绒在两个主要分支之间周期性地振荡。Olgierd Cybulski博士是本研究的第一位共同作者，他说：“我们已经证明，这种振荡在微流体网络中是一种持久且自我维持的现象。即使网络的维度和拓扑结构发生变化，也会发现自发振荡。这解释了近一百年前发现的毛细血管持续振荡的机制。“

引人注目的是，这项研究表明了这种持续振荡是如何被天生驯服的。血管网络中的大规模振荡可能导致血流不平衡，导致高血压和缺氧。研究人员发现，通过计算机模拟将随机变量添加到网络可以减轻血液交通堵塞。这表明血流不规则性如细胞碰撞或直径变种有助于我们避免微血管网络中的危险振荡。

“这项研究揭示了微流体网络的机制，增强了我们对毛细血管的理解，”该研究的IBS中心组织负责人兼共同作者Bartosz Grzybowski解释道。“从大自然中学习，人造微流体系统将提供一个新的平台，利用网络振荡在未来分离和合并水滴，”他补充道。