無論你是游泳還是洗東西，當你泡在水中超過了10分鐘，你的拇指和腳趾很有可能會皺起來，看上去像葡萄干一樣。那么為什么我們的手指和腳趾泡在水里會起皺呢？來自德國圖賓根大學的羅蘭·羅斯（Roland Roth）教授和愛蘭根大學的默萬威·伊萬斯（Myfanwy Evans）博士終于解開了為什么手指頭泡在水里會起皺的秘密： 皮膚的外層能夠吸收水分并膨脹，形成單項皺紋——但會在干燥時立即返回之前的狀態。這種吸收水分和膨脹的過程發生在皮膚最外層，后者是由死細胞組成，它們會像磚塊一樣堆疊。這些細胞被由蛋白質角質組成的細絲網絡填充滿。這些角質絲互鎖以形成三維的晶格。研究人員發現，當細絲拉伸時，晶格的體積能夠增大五倍。 羅斯和伊萬斯展示了這種結構將如何幫助細胞膨脹和收縮。“就像一根彈簧，你越拉伸細絲，它產生的彈性能量越大，”研究小組說道。他們還建立了一個模型描述這個系統的能量是如何因細絲網絡的空間變化而發生變化的。  電腦模型顯示了干燥皮膚（左）和濕潤皮膚（右）的角質細絲的結構。 首先，研究人員計算了細絲吸收水分的“意愿”并發現這種能量是遞減的，意味著這種結構是傾向于膨脹和吸收水分的。但他們認為一定存在其他的力逆轉了該系統的膨脹，因為該過程在真實細胞里能夠輕松的逆轉。受到之前細絲彈性測量結果的啟發，研究人員意識到拉伸細絲的張力能夠提供反作用力。這種反作用力的相互作用確保了皮膚只能吸收一定程度的水分，因皮膚物理結構的限制而只在兩個極端狀態之間來回移動。 研究人員總結稱角質細絲的幾何結構對于皮膚對水的反應至關重要，因此它保證了系統處于合理的能量范圍內從而能夠有效的促進和抑制膨脹。羅斯和伊萬斯的研究可以幫助治療一系列皮膚病，并利用皮膚令人驚嘆的特征而創造新材料。這篇研究被發表在期刊《物理評論快報》上。（編譯/嚴炎劉星） |
