研究人员在探索感染细菌的噬菌体（病毒）时，在为电子显微镜检查准备样本时发现了一个令人兴奋且潜在重要的发现。出人意料的是，这些噬菌体形成了类似向日葵的三维排列，直径仅为二分之一毫米，这使它们的效率提高了100倍。
麦克马斯特大学的一组研究人员在设置显微镜幻灯片进行检查时，遇到了一个意想不到但至关重要的发现。
在对他们的噬菌体样本应用特殊处理后以便用电子显微镜观察时，研究团队惊讶地发现这些噬菌体自然聚集成复杂的三维结构，类似向日葵，大小仅为二分之一毫米。
这种形态得益于研究人员的简单干预，产生了一个专家们追求数十年、旨在人工复制的结构；它显著提高了噬菌体针对特定细菌病原体的效率。
研究团队表示，创造如此结构的能力为疾病检测和治疗提供了新的机会，利用自然材料和方法。
这些发现详细记录在新发布的期刊《先进功能材料》上。
这一最初令人震惊的发现发生在例行实验室工作中。
研究人员的首席研究员雷天和他的团队没有使用可能通过热或溶剂损害病毒的标准制备技术，而是选择了一种涉及高压二氧化碳的方法。雷天目前是中国东南大学的首席研究员，他在麦克马斯特大学的博士和博士后工作期间进行了这项研究。
虽然研究人员习惯于观察这些病毒颗粒显著的行为，但在处理后发现它们以如此复杂和有益的配置结合在一起时仍感到震惊。
雷天回忆道：“我们的目标是保持这个有益病毒的结构。我们的目标是克服我们面临的技术挑战，而结果是这个由自然本身创造的令人难以置信的结构。”
研究团队利用麦克马斯特大学加拿大电子显微镜中心的资源捕捉了这些形成的图像，过去两年致力于理解这一过程并展示这些新结构如何在科学和医疗领域提供有价值的应用。
该论文的通讯作者、机械工程师和加拿大纳米生物材料研究主席托希德·迪达尔评论道：“这是一个偶然的发现。当我们将它们从高压环境中提取出来，看到这些惊人的花状形状时，我们完全震惊了。我们花了两年时间来解开这一过程的如何及为何，为利用其他基于蛋白质的材料创造类似结构铺平了道路。”
最近，由高级作者齐娜布·霍斯塞尼杜斯领导的研究团队在噬菌体研究方面取得了重大进展，使这些有益病毒能够像活的微观织物一样相互连接，甚至形成可用肉眼观察到的凝胶，扩大了其应用范围，特别是在检测和抵抗感染方面。
然而，在这一突破之前，为材料赋予形状和深度一直是无法实现的，现在它展示了如花朵般结构的复杂特征。
霍斯塞尼杜斯解释道：“这真正体现了与自然的和谐共处。这种美丽的皱褶结构在自然界中很常见。这些结构的机械、光学和生物特性激励了工程师们数十年来尝试人工复制，希望实现类似的特性。”
随着这一转变的成功启动和复制过程的能力，研究人员对噬菌体以这种方式聚集而实现的效率提升感到着迷，并正在研究这些特性的潜在应用。
多孔的花状噬菌体形成物在复杂环境中定位分散和挑战性目标方面表现出色，比未连接的噬菌体有效100倍——这一事实通过将它们与感染病研究中的同事开发的DNA酶结合在一起进行水样本分析，确定商业冷却系统中低水平的军团菌来证实。
由于噬菌体能够被编程特异性地靶向某些细菌，同时不影响其他细菌，因此它们作为多种感染潜在治疗方法的关注度正在上升。
在20世纪中叶青霉素流行后，对该领域的兴趣有所减弱；但随着抗微生物抵抗成为一个紧迫的问题，科学家和工程师，包括麦克马斯特大学的专家，正将注意力转回到噬菌体上。
新发现的促使噬菌体纠结成花形的过程增强了它们在靶向和消灭特定细菌方面的能力，同时也为其他有益微生物和材料提供了框架。
霍斯塞尼杜斯说：“自然是如此强大和聪明。我们作为工程师的角色是理解这些过程，利用它们，并有效地应用。”
他说：“现在我们可以利用生物建筑块构建这些结构，潜力是无穷无尽的。”
