剪切作用下大肠杆菌聚集体的旋转翻滚

使用实时原位流变学和流变成像测量研究了大肠杆菌（Escherichia coli）活培养物的生长。在生长早期（滞后期），当施加恒定稳态剪切时，粘度随细胞数量缓慢增加。当细菌进入指数生长期，粘度迅速增加，并伴有突然且暂时的急剧下降与恢复。在某个阶段，大致对应于生长的后期，当种群稳定时，粘度也保持其最大恒定值，并伴随下降与恢复，持续很长时间。这种复杂的流变行为（被观察到依赖于剪切应变）是两个耦合效应的结果：细胞密度的持续增加及其相互作用特性的变化。特别关注了剪切下大肠杆菌种群生长后期的阶段。流变成像测量显示，在静态板附近，大肠杆菌聚集体发生旋转运动，集体翻滚并沿剪切方向流动。为解释此行为，我们引入了一个简单的理论模型，其中单个细胞被流动传输，但仍刚性附着于聚集体的其他细胞。