無論你是游泳還是洗東西，當你泡在水中超過了10分鐘，你的拇指和腳趾很有可能會皺起來，看上去像葡萄干一樣。那么為什么我們的手指和腳趾泡在水里會起皺呢？來自德國圖賓根大學的羅蘭·羅斯（Roland Roth）教授和愛蘭根大學的默萬威·伊萬斯（Myfanwy Evans）博士終于解開了為什么手指頭泡在水里會起皺的秘密：

皮膚的外層能夠吸收水分并膨脹，形成單項皺紋——但會在干燥時立即返回之前的狀態(tài)。這種吸收水分和膨脹的過程發(fā)生在皮膚最外層，后者是由死細胞組成，它們會像磚塊一樣堆疊。這些細胞被由蛋白質角質組成的細絲網(wǎng)絡填充滿。這些角質絲互鎖以形成三維的晶格。研究人員發(fā)現(xiàn)，當細絲拉伸時，晶格的體積能夠增大五倍。

羅斯和伊萬斯展示了這種結構將如何幫助細胞膨脹和收縮?！熬拖褚桓鶑椈桑阍嚼旒毥z，它產生的彈性能量越大，”研究小組說道。他們還建立了一個模型描述這個系統(tǒng)的能量是如何因細絲網(wǎng)絡的空間變化而發(fā)生變化的。

電腦模型顯示了干燥皮膚（左）和濕潤皮膚（右）的角質細絲的結構。

首先，研究人員計算了細絲吸收水分的“意愿”并發(fā)現(xiàn)這種能量是遞減的，意味著這種結構是傾向于膨脹和吸收水分的。但他們認為一定存在其他的力逆轉了該系統(tǒng)的膨脹，因為該過程在真實細胞里能夠輕松的逆轉。受到之前細絲彈性測量結果的啟發(fā)，研究人員意識到拉伸細絲的張力能夠提供反作用力。這種反作用力的相互作用確保了皮膚只能吸收一定程度的水分，因皮膚物理結構的限制而只在兩個極端狀態(tài)之間來回移動。

研究人員總結稱角質細絲的幾何結構對于皮膚對水的反應至關重要，因此它保證了系統(tǒng)處于合理的能量范圍內從而能夠有效的促進和抑制膨脹。羅斯和伊萬斯的研究可以幫助治療一系列皮膚病，并利用皮膚令人驚嘆的特征而創(chuàng)造新材料。這篇研究被發(fā)表在期刊《物理評論快報》上。（編譯/嚴炎劉星）