Shu-Yi Sun; Li-Yuan Zhang; Xindong Chen et al. · 2023 · Journal of the Mechanics and Physics of Solids

Metadata

Authors: Shu-Yi Sun; Li-Yuan Zhang; Xindong Chen; Xi-Qiao Feng

DOI: 10.1016/j.jmps.2023.105288

Tags: #continuum-mechanics #reaction-diffusion #ODE-bifurcation #cell-migration

📄 Quick Note

摘要概述

本文建立了一个细胞骨架的生物化学-力学耦合张拉整体（tensegrity）模型，将肌动蛋白皮层与应力纤维建模为受预张力的弦单元，将微管与交联肌动蛋白束建模为承压杆单元，并通过节点连接形成张拉整体结构。模型考虑了生化因子的反应-扩散、肌动球蛋白的主动收缩以及力学-化学反馈机制，用以研究细胞的变形、迁移与振荡等时空动力学行为。通过线性稳定性分析揭示了力学-化学反馈在动态状态转换中的作用，发现内部主动力与化学反应的相互作用可诱导细胞自发振荡，且数值结果与相关实验测量吻合良好。该工作为研究细胞骨架多尺度生物化学力学耦合行为提供了理论框架与模拟工具，对胚胎发育与肿瘤侵袭等过程具有重要意义。

关键图表

• Fig. 1: 成纤维细胞的肌动蛋白排列显微图像（a）及细胞骨架张拉整体模型示意图（b,c），展示弦（受张）与杆（受压）单元的拓扑结构。
• 待精读时补充：稳定性相图与单细胞振荡数值结果图。

与我的关联

该模型将张拉整体结构力学与生化反应-扩散方程耦合，并通过稳定性分析研究动态状态转换，其力学-化学反馈建模思路对我关注的血管壁力学与细胞动力学研究具有方法学参考价值。