生物通报道 来自北京航空航天大学、中科院理化技术研究所的研究人员，在新研究中揭示出了翼状猪笼草（Nepenthes alata）口缘（peristome）表面液膜连续定向搬运现象。这一研究成果发布在4月6日的《自然》（Nature）杂志上。

任职于北京航空航天大学和中科院理化技术研究所的江雷（Lei Jiang）院士，以及北京航空航天大学的张德远（Deyuan Zhang）教授和陈华伟（Huawei Chen）副教授是这篇论文的共同通讯作者。

猪笼草是一种神奇的热带食虫植物。猪笼草拥有一个独特的吸取营养的器官——捕虫笼，能分泌蜜汁和消化液，当经不起笼内蜜汁诱惑的昆虫失足掉进捕虫笼后，笼内的消化液可以把昆虫消化吸收。

经过长期的进化，猪笼草的捕虫笼已分为三个特定的功能区，不同的区域分别完成特定的任务，从而确保对昆虫的消化。捕虫笼的顶端是笼盖，这个笼盖可以用来遮雨，防止雨水将笼中的消化液稀释掉。捕虫笼光滑的边缘就是所谓的口缘。捕虫笼的口缘非常光滑，昆虫极易滑入笼中。研究人员认为模拟这一天然口缘表面的结构和行为，或可以设计出一些具有实际应用的光滑表面系统。

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在这篇文章中，研究人员以翼状猪笼草为模型展开了研究。翼状猪笼草，又名红猪笼草，是菲律宾特有的热带食虫植物。在园艺上，翼状猪笼草是最容易栽培且栽培得最广泛的物种之一。在这里他们研究了翼状猪笼草的捕虫笼。他们首次发现了在口缘表面神奇的液膜连续定向搬运现象。作者们表示，研究成果为机械表面/界面的仿生设计与生物制造奠定了理论与技术基础。可应用于医疗器械、MEMS、航空航天等装备的表面/界面自润滑、抗磨损、防粘附等。

仿生学是一门既古老又年轻的学科。人们通过研究生物体结构与功能的工作原理，并根据这些原理发明出新的设备和工具，创造出适用于生产，学习和生活的先进技术。从雷达、电子蛙眼到响尾蛇导弹等，仿生学的科研显示出无穷的生命力，它的发展和成就正为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献。

每朵玫瑰皆有刺——但种植在瑞典一家实验室中的玫瑰还有晶体管及电极。2015年11月来自瑞典林雪平大学的研究人员通过整合植物相容性电子材料构建出了一些仿生玫瑰花。其中一种改造玫瑰茎中贯穿着简单的数字电路：另一种玫瑰在施加电压时叶子会改变颜色。这些科学家们希望为生物学家生成一些记录或调控植物生理学的工具——这一植物相当于电子起搏器一类的医疗植入体（Nature、Science关注：与众不同的玫瑰花 ）。

在2015年国际著名学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》发表的一项研究中，来自韩国首尔国立大学的研究人员，模仿人类的鼻子，开发出一种生物电子鼻，可通过嗅气味，检测出水中微量的细菌，而不需要复杂的设备和测试。这种仿生鼻子的工作原理是，利用人类鼻子中的嗅觉受体（仿生鼻子准确嗅出水污染菌 ）。

科学家研制出一种简单的、用弹簧和棘轮机制操纵的靴子，是第一种不需要电源辅助（如电池）而使步行更节能的装置。与穿普通鞋子的人相比，穿这种靴子走路的人，可少花费7%的能量，该装置的发明者在2015年4月的Nature杂志报道了这一成果（Nature：新型外骨骼让走路更轻松 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Continuous directional water transport on the peristome surface of Nepenthes alata

Numerous natural systems contain surfaces or threads that enable directional water transport1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. This behaviour is usually ascribed to hierarchical structural features at the microscale and nanoscale, with gradients in surface energy8, 9 and gradients in Laplace pressure10 thought to be the main driving forces. Here we study the prey-trapping pitcher organs of the carnivorous plant Nepenthes alata. We find that continuous, directional water transport occurs on the surface of the ‘peristome’—the rim of the pitcher—because of its multiscale structure, which optimizes and enhances capillary rise11, 12 in the transport direction, and prevents backflow by pinning in place any water front that is moving in the reverse direction. This results not only in unidirectional flow despite the absence of any surface-energy gradient, but also in a transport speed that is much higher than previously thought. We anticipate that the basic ‘design’ principles underlying this behaviour could be used to develop artificial fluid-transport systems with practical applications.

作者简介：

江雷

中国科学院院士, 第三世界科学院院士,美国工程院外籍院士。主要从事仿生智能超浸润界面材料的研究工作。迄今发表SCI论文500余篇，被引用35000余次，H因子为87。已获发明专利授权70余项。现兼任英国皇家化学学会会士，《Small》国际顾问编委会主席、《材料科学》副主编、《Adv. Funct. Mater.》、《Acs Nano》、《Adv. Mater. Interfaces》等杂志的编委。2016年获得联合国教科文组织颁发的对纳米科学和纳米技术的发展的贡献奖章（UNESCO Medal "For Contribution to the Development of Nanoscience and Nanotechnologies"）；2015年获得ChinaNANO 奖（首位华人获奖者）；2014年作为中国大陆首位获奖人获得美国材料学会奖励“MRS Mid-Career Researcher Award ”；同年获得化学领域和材料领域汤森路透高被引科学家奖以及最具国际引文影响力奖； 2014年度中国科学院杰出科技成就奖；2013年获得何梁何利科学技术奖；2011年获得第三世界科学院化学奖；2005年获国家自然科学二等奖。

张德远

北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授/博士生导师

学科专业：机械制造及其自动化专业。
研究方向：纳/微米/生物制造，振动切削与功率超声。

陈华伟

北京航空航天大学机械工程及自动化学院副教授/硕士生导师

研究方向：精密加工和微纳制造、振动加工过程