Närmar sig en beslutspunkt, onlinetrafikkartor rekommenderar en mindre trång rutt över de andra vägarna med flera långsamma platser. För de flesta av oss, valet verkar klart. Fortfarande, har du någonsin undrat om denna kollektivt föredragna en väg kan resultera i en ny trafikstockning längs den valda vägen? Verkligen, trafikstockningar förändras ständigt när ackumuleringen av förarnas preferenser för den "snabbare vägen" skapar nya problem. Dessa alternerande grupper i ett system kallas en nätverksoscillation. Från vägar till datorkabelrouter och blodkärl, vårt liv är vävt i nätverk av nätverk. Oscillation är ett allestädes närvarande fenomen av nätverk, som kännetecknas av uppsättningar av noder och vägar att välja.

Forskare vid Center for Soft and Living Matter, inom Institute for Basic Science (IBS) i Sydkorea, i samarbete med Polish Academy of Sciences (PAN), rapportera att de upptäckte spontana svängningar i mikrofluidiska droppnätverk. Forskarna har framgångsrikt modellerat nätverkskanaler som liknar våra blodkapillärer på det enklaste sättet som innehåller en eller två slingor. De föreslår också att kollision mellan blodceller och ojämn tjocklek kan dämpa svängningar i de biologiska nätverken. Denna studie kan hjälpa oss att förstå uppkomsten och motsvarande beteende för svängningarna av blodflödet i mikrovaskulära nätverk.

Erkänd för sin potential att bearbeta prover i isolerade droppar genom mikrokanaler, mikrofluidik är ett av de mest lovande områdena för nya vetenskapliga experiment och innovationer. Trots sådan potential, tidigare mikrofluidstudier är begränsade till enkla kanaler där sådan oscillation inte skulle ha varit närvarande. IBS -forskarna har utformat ett nytt experimentellt system för att undersöka dropptrafik i invecklade nätverk. Bestående av olika grenar var och en med inre slingor, de mikrofluidiska nätverken har en symmetrisk form så att varje gren har lika stor sannolikhet att man väljer droppar. (Fikon, 1a)

I experimentet, droppar sprider sig initialt enhetligt i nätverket, precis som långa kedjor av tågvagnar som rör sig med jämna mellanrum. (Fikon, 1b) När tiden går, de organiserar sig långsamt i en flock, som om den är igensatt på den grenen medan den andra grenen lämnas fri. Denna flockning pendlar periodiskt mellan de två huvudgrenarna (fig. 1c-d). Dr Olgierd Cybulski, den första och motsvarande författaren till denna studie sa:"Vi har bevisat att denna svängning är ett ihållande och självbärande fenomen i mikrofluidiska nätverk. Även när nätverkets dimensioner och topologier varierade, de spontana svängningarna hittades konsekvent. Detta förklarar mekanismerna för den ihållande svängningen i blodkapillär, som upptäcktes för nästan hundra år sedan. "

Slående, denna studie visar hur denna ihållande svängning regleras av naturen. Storskaliga svängningar i kärlnät kan orsaka obalans i blodflödet, vilket resulterar i högt blodtryck och brist på syre. Forskarna fann att om man lägger till en slumpmässig variabel i ett nätverk genom datorsimulering, lindras trängsel i blodet. Detta tyder på att oregelbundenheter i blodflödet som cellkollisioner eller diametersorter hjälper oss att undvika farliga svängningar i ett mikrovaskulärt nätverk.

"Denna studie avslöjar mekanismen för mikrofluidiska nätverk, öka vår förståelse för blodkapillärer, "förklarade Bartosz Grzybowski, en gruppledare för IBS-centret och motsvarande författare till studien. "Att lära av naturen, konstgjorda mikrofluidiska system kommer att ge en ny plattform för att dela och slå ihop droppar i framtiden, använder nätverksoscillationer, " han lägger till.

Studien publiceras i Naturfysik .