细胞单层的静态与动态力学研究: 一个多尺度结构模型

作     者：王欢 杭久涛 畅茁 徐光魁 Huan Wang;Jiu-Tao Hang;Zhuo Chang;Guang-Kui Xu

作者机构：Laboratory for Multiscale Mechanics and Medical ScienceDepartment of Engineering MechanicsState Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical StructuresSchool of Aerospace EngineeringXi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2022年第38卷第5期

页      面：166-173,I0004页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080102[工学-固体力学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.12072252 and 12122210) the Natural Science Basic Research Plan in Shanxi Province of China(Grant No.2019JC-02). 

主　　题：Cell monolayer Power-law Elastic modulus Multi-scale Biomechanical model 

摘      要：上皮单层在伤口愈合和胚胎发育等各种生理活动中起着十分重要的作用.随着技术的快速发展,上皮单层的力学行为得到了广泛的关注与研究.在阶跃载荷作用下,上皮单层的蠕变响应表现出对时间的幂律依赖,且其幂律指数大于单细胞的幂律指数.而在静态载荷下,上皮单层的弹性模量比单细胞高出近两个数量级.到目前为止,仍然缺乏一个能够同时描述上皮单层动态和静态响应的力学模型.本文基于细胞的结构特征,建立了一个多尺度结构的细胞单层模型.所建模型能够自然地描述细胞单层的动态和静态力学行为.此外,本文还探讨了细胞骨架和细胞膜模量分别对单细胞和细胞单层的幂律流变学响应以及应力-应变关系的影响.这一工作为后续研究更复杂的上皮单层的力学行为奠定了基础.