生命系统是非常复杂的动态系统,生命系统在远离热力学平衡的状态运行。生命系统的活跃、非平衡行为需要能量来驱动细胞组织和动力学。但是大多数的力学统计方法无法应用于非平衡情况,因此研究人员必须使用更加复杂的方法研究生命,而且这些方法通常是侵入性的特点。
有鉴于此,哥廷根大学Timo Betz(蒂莫·贝茨)教授、Matthias Krüger教授等在实验中发现能够进行观察的平均化的量化弛豫,能够观测活细胞的粒子轨迹的主动力学行为。平均后的弛豫信号能够用于表征粒子最近一次运动后的平均轨迹,能够通过三点概率计算得出。
本文要点
(1)
作者发现这种参数能够允许对受限系统中打破平衡状态下的情况进行表征。实验观察结果显示,这种方法能够得到人造材料和活细胞的非平衡发电量以及粘弹性特性。
(2)
这些研究结果表明,平均后弛豫(mean back relaxation)可以作为研究非平衡体系动力学的方法,而且这种方法实现了非侵入性的方式从被动测量中确定粘弹性材料特性。
参考文献
Muenker, T.M., Knotz, G., Krüger, M. et al. Accessing activity and viscoelastic properties of artificial and living systems from passive measurement. Nat. Mater. (2024).
DOI: 10.1038/s41563-024-01957-2
https://www.nature.com/articles/s41563-024-01957-2