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Pickering乳液（Pickering emulsion）由固相微粒锚定液滴界面而稳定，可抑制聚并并获得优异稳定性，但传统稳定粒子通常惰性且形态固定，难以构建可响应外界刺激发生可控形貌演变的智能乳液。本研究提出一种以枯草芽孢杆菌（Bacillus subt
Pickering乳液（Pickering emulsion）由固相微粒锚定液滴界面而稳定，可抑制聚并并获得优异稳定性，但传统稳定粒子通常惰性且形态固定，难以构建可响应外界刺激发生可控形貌演变的智能乳液。本研究提出一种以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）内芽孢（endospore）为稳定粒子的油水Pickering乳液：研究人员利用芽孢的胶体颗粒特性实现长期稳定乳化，并在营养触发下使界面吸附芽孢萌发、吸水膨胀，于液滴表面产生压缩应力，从而诱导界面失稳起皱。结果表明，初始芽孢表面覆盖度越高，褶皱越细密显著；该乳液室温可稳定数月，且芽孢保持活性、可按需萌发。该工作提供了一种简洁、可持续、生物驱动（bio-actuated）的乳液策略，实现可控界面形貌重构。
论文解读：《Small》刊发“芽孢萌发驱动Pickering乳液界面褶皱”研究
研究背景与问题提出
Pickering乳液（Pickering emulsion，以固体微纳米颗粒锚定油水界面、抑制液滴聚并的乳液）因高稳定性与可调界面性质，广泛用于药物递送、催化、食品与多孔材料模板。但传统稳定粒子多为二氧化硅、金属氧化物、聚合物等惰性材料，虽 Robust 却缺乏响应性，将乳液“锁死”在固定形貌；同时部分应用要求生物相容、可降解，惰性残留颗粒在生物医药与食品中受限。少数活细菌或植物孢子稳定体系虽有活性，但活菌需持续营养维持、稳定性差。细菌内芽孢（endospore，Firmicutes 门细菌在胁迫下形成的休眠体）兼具胶体颗粒尺寸、极端环境抗性、可遗传改造与营养触发萌发能力，为“活材料”界面驱动提供新思路：能否让稳定粒子自身生理过程主动重塑乳液形貌，是智能乳液的核心挑战。
研究人员据此开展研究：以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）荧光芽孢为唯一稳定剂构建油包水反向结构的水分散油滴体系，验证“休眠—萌发”切换下界面由光滑变褶皱的生物力学机制，并考察长期存活性。
主要技术方法
研究人员采用球磨高能乳化制备十六烷-水Pickering乳液；以荧光显微与明场区分休眠/萌发芽孢并量化尺寸；借助Langmuir-Blodgett槽（Langmuir trough）精确控制单分子层覆盖度?*，结合粒子图像测速（particle image velocimetry，PIV）与快速傅里叶变换（fast Fourier transform，FFT）分析褶皱波长；通过弹性颗粒筏模型模拟本征应变与屈曲；以280天室温存储实验验证稳定性与萌发活性，样本菌株为B. subtilis 168mKate2及衣壳荧光融合株。
研究结果
2.1 芽孢稳定的Pickering乳液表征
通过梯度芽孢浓度乳化，研究人员发现液滴直径随浓度升高而减小、多分散度低于20%；高浓度下出现有限聚并导致的非球与初始褶皱，证明芽孢具中等润湿性并可形成稳定单分子层，无需完全覆盖即能稳定体系。
2.2 萌发过程芽孢尺寸演化
在胰蛋白大豆肉汤（tryptic soy broth，TSB）中，约10分钟启动萌发、50分钟完成。明场与荧光显示休眠芽孢暗而暗荧光，萌发后透明且荧光增强；投影面积由0.69±0.08增至0.90±0.12 μm2，短轴增约30%，长轴几乎不变，形状由长椭球趋近扁椭球，证实萌发早期即发生各向异性膨胀。
2.3 萌发诱导液滴褶皱
向乳液加营养后，低覆盖液滴不变形；中高覆盖液滴10分钟内芽孢转灰、60分钟显褶皱，共聚焦Z栈确认三维起伏。结论：膨胀提高界面填充率，超临界覆盖后平面内压缩无法释放，转为面外屈曲（out-of-plane buckling），褶皱程度由初始覆盖度调控。
2.4 Langmuir槽机制与模拟
在80%?、90%?、100%?单分子层分别萌发：80%无皱，90%与100%出现明暗交替屈曲带。PIV显示膨胀与收缩区共存，发散场证伪脱附假设；陷阱能约10? kBT量级表明芽孢不可逆钉扎。本征应变估算为2.3%、8.1%、14%，弹性壳模拟与FFT实验波长一致：覆盖度越高、波长越小（100%?约7.4 μm，90%?*约8.3 μm）。4°C仅加TSB不皱，排除渗透压与电荷主导。
2.5 长期稳定性与活性
室温280天无分层，乳化指数与新鲜样无差；存储后遇营养仍由光顺转褶皱并过夜增殖，证明芽孢存活性与“生物驱动”功能保全。
讨论与结论翻译
讨论指出，相较冻干活菌体系数天至月内失稳，芽孢体系兼得长期稳定与按需响应，且无需维持营养、耐常温，适用于益生菌、生物农药、水产等场景；芽孢可经 sporulation 再生，具潜在可回收性。表面展示工程可进一步赋予功能。
结论部分译述：本研究将细菌芽孢作为惰性颗粒替代与活菌替代，用于稳定Pickering乳液。萌发使界面颗粒主动胀大，以自生压缩应力驱动屈曲褶皱，区别于蒸发缩容、外场压缩或颗粒迁移机制。该生物驱动（bio-actuated）乳液保留数月稳定性与活性，可通过营养、L-丙氨酸、高压等多通道触发，为自适应、可持续、多功能力学活性生命材料提供通用策略。
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