

此时此刻,在你身体的某个地方,一层精密的薄膜正在撕裂。现在,一个渗漏点出现了,原本不该穿过薄膜的液体正从撕裂处涌出。
幸运的是,这个渗漏点很小,你感觉不到。不幸的是,自从第一个渗漏点出现以来,你的身体里已经出现了许多其他渗漏点。幸运的是,在第一个渗漏点处,一些原本像卷起来的水果卷一样长长的、黏黏的分子,在突然的湍流中展开,粘附在微小的固体碎片上,形成一团团小粘球,这些粘球又纠缠在一起,形成了一个整体,堵住了渗漏点,暂时修补了伤口,等待援兵的到来。
这个过程每天都在身体里上演数百万次,这是人体的一大奇迹,但这并不是麻省理工学院材料科学家Alfredo Alexander-Katz及其同事研究它的原因。相反,研究人员希望在人体外复制这一过程,使用略有不同的成分来创造能够自我组装和自我修复的合成材料。
该团队的第一步是准确地弄清血液凝结的初始阶段是如何发生的。尽管科学家们已经知道一种名为血管性血友病因子(von Willebrand factor)的生物聚合物——也就是上面场景中的“水果卷”——在这个过程中起着重要作用,但没有人真正理解这些分子是如何以及为何只在需要时才展开的。
关键在于速度:当周围的液体开始加速流动,涌向渗漏点时,展开生物聚合物所需的剪切力也随之增加。正如麻省理工学院新闻所解释的那样:
Alexander-Katz说,如果这个过程不受控制,这些血栓就会不断地在血流中形成。为了抵消这一点,另一种分子也在循环:他称之为“分子剪刀”,它会“过来把(血栓)剪碎”。
大多数时候,聚集和剪切保持平衡,就不会形成血栓。但当流速增加时,vWF分子会拉伸并变得更具粘性,“分子剪刀”无法跟上——于是血栓就开始积聚。
潜在的血液凝结式材料的自我组装、自我修复特性,以一种“我们生活在未来”的方式来看,非常酷炫有趣,但这实际上只是它们对材料科学家具有吸引力的一部分。
另一个主要吸引力在于,这些复合材料——基本上就是聚合物与其他物质混合——在很多方面都非常实用和神奇,但目前还没有人找到一种简单的制造方法。
至少,除了大自然。大自然用生物聚合物加固了骨骼和贝壳中的陶瓷,使其比没有生物聚合物时强度高出3000倍。但骨骼、贝壳以及大自然中大多数其他复合材料形成需要很长时间,因此它们的配方秘密对科学家来说帮助不大。而血液凝结,却能在几秒钟内形成。
Alexander-Katz及其同事目前正致力于使用不同类型的分子来模拟这一过程,并希望这项工作能应用于制造新型油墨、颜料和涂料,以及自修复轮胎等设备。