血液是一种非凡的物质：它必须在血管内保持液态，但在血管外尽快凝结以止血。对于脊椎动物的血液来说，使这成为可能的化学级联是众所周知的。但血淋巴(相当于昆虫的血液)的成分却截然不同，它明显缺乏红细胞、血红蛋白和血小板，并且含有称为血细胞的阿米巴样细胞，而不是用于免疫防御的白细胞。

就像血液一样，血淋巴在体外会迅速凝结。长期以来，它是如何做到这一点的一直是个谜。现在，材料科学家在《软物质前沿》中展示了卡罗莱纳狮身人面像蛾的毛毛虫如何实现这一壮举。作者说，这一发现对人类医学具有潜在的应用。

“在这里，我们展示了这些被称为烟草角虫的毛毛虫可以在一分钟内缝合伤口。它们分两步做到这一点：首先，在几秒钟内，它们稀薄的水状血淋巴变得‘粘弹性’或粘稠，并且滴下的血淋巴会缩回伤口，”资深作者、克莱姆森大学材料科学与工程系教授康斯坦丁·科尔涅夫博士说。

“接下来，血细胞聚集，从伤口表面开始向上移动，包围覆盖的血淋巴膜，最终形成密封伤口的外壳。”

学习有挑战性

成熟的烟草天蛾，准备化蛹，长度在7.5厘米到10厘米之间。它们只含有微量的血淋巴，通常会在几秒钟内凝结，这使得用传统方法进行研究变得困难。

由于这些原因，科尔涅夫和同事必须为当前的研究开发新技术，并快速开展工作。即便如此，最棘手的操作的失败率也是巨大的(高达95%)，需要多次尝试。

他们将单个角虫限制在塑料套筒中，并通过套筒上的窗口在每只毛毛虫的一条假腿上制造一个轻微的伤口。然后，他们用一个金属球接触滴下的血淋巴，金属球被拉开，形成一个血淋巴“桥”(约两毫米长，数百微米宽)，随后变窄并破裂，产生卫星液滴。科尔涅夫和团队使用高帧率相机和微距镜头拍摄了这些事件，以对其进行详细研究。

这些观察表明，在开始流动后的前大约五秒内，血淋巴的行为类似于水：用技术术语来说，就像牛顿的低粘度液体。但接下来的十秒内，血淋巴发生了明显的变化：它不再瞬间破裂，而是在落下的水滴后面形成了一座长桥。通常情况下，伤口上结痂后60至90秒后就会完全停止出血。

Kornev及其同事将一根10微米长的镍纳米棒放入新鲜血淋巴液滴中，进一步研究了血淋巴的流动特性。当旋转磁场导致纳米棒旋转时，其相对于磁性的滞后可以估计血淋巴通过粘度阻止纳米棒的能力。

他们得出的结论是，在离开身体后几秒钟内，毛毛虫的血淋巴就会从低粘度变成粘弹性液体。

“粘弹性流体的一个很好的例子是唾液，”科尔内夫说。“当你在手指之间涂抹一滴水时，它的表现就像水一样：材料科学家会说它是纯粹的粘性。但由于其中含有称为粘蛋白的非常大的分子，当你分开手指时，唾液会形成一座桥。因此，它是正确的称为粘弹性：剪切时具有粘性，拉伸时具有弹性。”

科学家们进一步使用光学相差和偏光显微镜、X射线成像和材料科学模型来研究血细胞聚集在伤口上形成痂的细胞过程。他们不仅在卡罗莱纳狮身人面像蛾及其毛毛虫身上做到了这一点，还在其他18种昆虫身上做到了这一点。

血细胞是关键

结果表明，所研究的所有物种的血淋巴对剪切力的反应都相似。但它对拉伸的反应在毛毛虫和蟑螂富含血细胞的血淋巴与成年蝴蝶和飞蛾的缺乏血细胞的血淋巴之间存在巨大差异：液滴伸展，为前两者形成桥梁，但立即打破了后者。

科尔内夫说：“将血淋巴变成粘弹性液体似乎可以帮助毛毛虫和蟑螂在几秒钟内将滴下的水滴缩回伤口，从而止血。”

“我们的结论是，它们的血淋巴具有瞬间改变其材料特性的非凡能力。与产丝昆虫和蜘蛛不同，它们具有制造纤维的特殊器官，这些昆虫可以在受伤时在任何位置制造血淋巴丝。”

科学家们得出结论，血细胞在所有这些过程中发挥着关键作用。但为什么毛毛虫和蟑螂比成年蝴蝶和飞蛾需要更多的血细胞仍然未知。

“我们的发现为设计快速作用的人类血液增稠剂打开了大门。我们不一定要复制精确的生物化学，但​​应该专注于设计可以将血液变成止血粘弹性材料的药物。我们希望我们的发现能够有助于在不久的将来完成这项任务，”科尔涅夫说。