Blood Droplets on Inclined Surfaces Reveal New Cracking Patterns 5 微升血滴在倾斜 35° 的玻璃表面上干燥后的沉积物，显示出前进（下坡）和后退（上坡）前沿之间的差异裂纹。箭头指示重力加速度 (g) 的方向。Credit: Bibek Kumar, Sangamitro Chatterjee, Amit Agrawal, Rajneesh Bhardwaj

干燥的液滴几十年来一直让科学家着迷。从水到咖啡再到油漆，这些日常液体在蒸发后会留下错综复杂的图案。但血液要复杂得多——一种富含红细胞、血浆蛋白、盐和无数生物分子的胶体悬浮液。

当血液干燥时，它会留下复杂的微观结构图案——裂缝、环和褶皱——每一种都受到其细胞成分、蛋白质和蒸发动力学相互作用的影响。这些特征形成了一种物理指纹，默默地记录着液滴干燥过程中展开的复杂物理相互作用。

在我们最近的实验中，我们通过改变血滴的大小（从微小的 1 微升液滴到较大的 10 微升液滴）和表面的角度（从完全水平到陡峭的 70° 倾斜）来探索血滴的干燥方式。使用 optical microscope、high-speed camera 和表面轮廓仪，我们追踪了液滴如何干燥、收缩和破裂。

我们的研究发表在 Langmuir 杂志上。

在平坦的表面上，血滴以可预测的方式干燥，形成熟悉的咖啡环状沉积物，周围环绕着放射状和方位角裂纹网络。但是，随着我们增加倾斜度，重力将红细胞拉到下坡，而 surface tension 试图将它们抬起。这导致了不对称的沉积物和拉伸的图案——一种冻结在时间中的生物滑坡。

前进（下坡）侧和后退（上坡）侧的裂纹模式不同。在前进侧，干燥血液质量积累更多，裂纹更粗且间距更大。在后退侧，沉积物变薄，裂纹更细。较大的液滴（10 微升）更加剧了不对称性，随着 droplets 变重，gravity 发挥了更大的作用——留下了一条又长又细的血液“尾巴”，该尾巴干燥并显示出分散的干燥 red blood cells。

为了解释我们观察到的现象，我们开发了一个一阶理论模型，显示了 mechanical stresses 如何在液滴的两侧不均匀地累积——这种差异有助于解释我们看到的不对称裂纹模式。

这些发现具有现实意义。例如，在 forensic science 中，调查人员使用血迹模式分析（或 BPA）来重建犯罪现场的事件。我们的结果表明，表面的倾斜度和液滴的大小都会显着改变最终的图案。忽略这些因素可能会导致误解，从而可能影响此类证据的读取和理解方式。

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More information: Bibek Kumar et al, Asymmetric Deposits and Crack Formation during Desiccation of a Blood Droplet on an Inclined Surface, Langmuir (2025). DOI: 10.1021/acs.langmuir.4c03767

Journal information: Langmuir

Bibek Kumar is a Ph.D. candidate in the Department of Mechanical Engineering at I.I.T. Bombay, Mumbai, India. Sangamitro Chatterjee is an Assistant Professor in the Department of Physics at DIT University, Dehradun, India. Amit Agrawal and Rajneesh Bhardwaj are Professors in the Department of Mechanical Engineering at I.I.T. Bombay.