sólidos de hidratação

Natureza (2023) Citar este artigo

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Matéria biológica higroscópica em plantas, fungos e bactérias constituem uma grande fração da biomassa da Terra1. Embora metabolicamente inertes, esses materiais responsivos à água trocam água com o ambiente e acionam o movimento2,3,4,5 e têm inspirado usos tecnológicos6,7. Apesar da variedade na composição química, os materiais biológicos higroscópicos em vários reinos da vida exibem comportamentos mecânicos semelhantes, incluindo mudanças de tamanho e rigidez com a umidade relativa8,9,10,11,12,13. Aqui relatamos medições de microscopia de força atômica nos esporos higroscópicos14,15 de uma bactéria comum do solo e desenvolvemos uma teoria que captura os comportamentos mecânicos de equilíbrio, não equilíbrio e responsivos à água observados, descobrindo que estes são controlados pela força de hidratação16,17, 18. Nossa teoria baseada na força de hidratação explica uma desaceleração extrema do transporte de água e prevê com sucesso uma forte elasticidade não linear e uma transição nas propriedades mecânicas que difere dos comportamentos vítreo e poroelástico. Esses resultados indicam que a água não apenas confere fluidez à matéria biológica, mas também pode, por meio da força de hidratação, controlar propriedades macroscópicas e dar origem a um 'sólido de hidratação' com propriedades incomuns. Uma grande fração da matéria biológica poderia pertencer a esta classe distinta de matéria sólida.

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Dados de origem para as Figs. 1a,d–f, 3a,b, 4a–i e 5b,c, e Extend Data Figs. 2, 4 e 5 estão incluídos no papel. Os dados brutos para deflexões do cantilever (Fig. 1c–f), altura do esporo (Figs. 1a e 3a,b), curvas de força-distância (Fig. 4b–f) e medições de rigidez dinâmica (Fig. 5c) estão disponíveis em figshare (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.22189823)58.

Os códigos MATLAB usados ​​para processamento de dados, ajuste de curva e plotagem estão disponíveis em figshare (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.22189823)58.

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