根据马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)与海德堡大学(Heidelberg University)科学家的最新研究,细胞表面特定粘性区域的数量和大小并非决定细胞附着效率的主要参数,真正关键的因素是这些粘性区域从细胞表面向外伸出的程度。感染疟疾的红细胞正是利用这种类似刺猬状的结构实现其黏着策略。该研究成果已发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。
血液的流动行为取决于流体动力学因素。血细胞通过特殊的粘性分子——即受体——附着在血管壁上。这些受体常常以纳米尺度的斑块形式聚集在细胞表面。整个结合过程遵循“钥匙-锁”原理:粘性分子只与特定配体分子结合,从而确保细胞被运送到所需部位并发挥功能。
这一发现对于医学领域具有重要价值,例如在疟疾的治疗中。此外,游离的粘性细胞还包括骨髓中的干细胞等。为了更深入地理解这一过程,科学家需要同时考虑流体动力学和粘性分子相互作用的细节。马克斯·普朗克研究所的研究人员开发了一套计算机模型,用于研究受体密度、大小和数量对粘附效率的影响。通过数百万次计算机模拟实验,他们逐一探究了这些参数如何影响粘性分子找到对应配体分子的速度。由于每个细胞需要计算数百个粘性斑块,这些计算极其复杂。
最初,他们发现液体流速越快,粘性分子结合速度越快。随后,科学家通过改变受体密度并设定阈值发现,一旦密度超过某个水平,粘性分子的结合速率便不再增加。类似地,改变粘性区域的大小对结合效率的影响同样不显著。然而,当改变粘性区域从细胞膜表面伸出的长度(即突出程度)时,哪怕只有微小的变化,也会对结合效率产生非常明显的效果。研究者认为,他们可能发现了一种普适性规律,目前相关研究仍在继续。