（文/Lisa Grossman）在浴缸里泡太久皮肤会起皱，皮肤起皱的原理可以帮助我们设计既具有延展性同时保持强度的新材料。
“这篇论文用另一种机制解释了皮肤角蛋白结构的稳定性和高吸水性，是个重大突破。”德国埃尔朗根-纽伦堡大学的数学家格尔德•施罗德•图克（Gerd Schröder Turk）说。
科学家和泡澡控们都知道，皮肤能吸收大量的水，但仍能在身体和严酷的外部世界之间筑起屏障。
“你的皮肤会起皱，但它的结构还在。”这项研究的第一作者，澳大利亚国立大学的数学家默万威•伊万斯（Myfanwy Evans）说，“它不会四分五裂，溶入水中。”
皮肤的弹性来自一种纤维状蛋白，这种蛋白由角蛋白交织而成。它构成了皮肤、毛发和指甲的最外层。科学家知道皮肤角蛋白网络很重要，但一直不清楚纤维究竟是如何排列的。
如今，伊万斯和同事史蒂芬•海德（Stephen Hyde）也许找到了一种解释方法。他们在3月8日的《英国皇家学会界面杂志》上描述了皮肤的纤维模型。
“这一模型能够解释一些之前无法解释的皮肤力学特性。”伊万斯说。
研究者在一次寻找有趣拓扑结构的过程中偶然发现了这个新模型。伊万斯研究了一种美丽的数学曲面，叫做螺旋曲面（Gyroids），它存在于大自然中的各个角落，从脂膜到蝴蝶的翅膀。
“它是数学与实验科学的有趣融合，”伊万斯说，“这种曲面到处都有。”
利用电脑模拟，伊万斯和海德将长链编织在螺旋曲面的迷宫上，之后去掉曲面，并对这些结构进行研究。其中有些三维编织结构十分混乱，除非切断长链之间的链接，否则无法移动。伊万斯认为，如果角蛋白以这种方式排列，我们的皮肤在浸湿时就会失去强度。
“切断角蛋白纤维之间的链接也就意味着这种结构失去刚性。”她说。
但有些编织方式能够延展，纤维会拉直，相互滑动而又不失去联系。其中一种被伊万斯和海德称作G129，这一结构可以膨胀并超出原来体积的七倍，同时纤维之间的联系能保持完好无损，就像真正的皮肤一样。
伊万斯说，这个角蛋白网络模型在干燥皮肤状态下几乎完全符合真实数据。
“这是个有说服力的证据，这个模型很可能真的管用。”她说。
尽管这个模型还只是刚刚诞生于抽象的数学世界，但伊万斯和同事希望这个延展性纤维网络模型能够用在某些设计中，制作弹性可控的材料。她认为这些材料可能会用在绷带、防弹衣，或者人工皮肤上。
“这可能是仿生材料学极好的研究方向。”她说，“不止是在实验室中检测，我们还需要理解它的几何结构，从而掌握物理特性……希望这篇论文中的概念能够引导一些有趣的新材料的研究。”
博主介绍： Lisa Grossman 2009年毕业于加州大学Santa Cruz分校，科技交流专业。毕业后，她一直从事科技写作工作，从硕士期间便在Science News等地方做编辑，现在在Wired上开博。她的博客内容涉及面相当广，涵盖各个学科。