生物组织中的模式与形态的力学模型：应力-应变本构方程的作用
摘要：生物组织中的模式形成的机械化学模型已被用于研究多种生物医学系统，并描述细胞与其周围环境之间的物理相互作用。这些模型通常包括细胞密度的平衡方程，细胞外基质（ECM）密度的平衡方程，以及描述细胞-ECM系统力学平衡的力平衡方程。假设该系统可以被视为各向同性线性粘弹性材料，力平衡方程通常使用Kelvin-Voigt模型来定义线性粘弹性的应力-应变关系。然而，由于ECM成分的多方面生物物理性质，这个模型无法有效捕捉到一些流变学方面，因此，根据所考虑的生物组织类型，其他线性粘弹性的本构模型可能更适合。在这项工作中，我们系统评估了生物组织中模式形成的不同应力-应变本构方程对ECM的潜在模式形成能力。通过线性稳定性分析得到的结果支持一种观点，即能够捕捉粘性流动和永久变形（Maxwell模型，Jeffrey模型）的本构方程具有比其他模型（Kelvin-Voigt模型，标准线性固体模型）更高的模式形成潜力，这个观点得到我们数值模拟结果的进一步证实。我们的研究结果表明，需要进一步的实证研究来获得不同生物组织ECM成分的机械性质的详细定量信息，以便为模式形成的机械化学模型提供ECM的应力-应变本构方程，以更准确地表示其潜在组织流变性。
作者：Chiara Villa, Mark A. J. Chaplain, Alf Gerisch, Tommaso Lorenzi
论文ID：2009.10953
分类：Tissues and Organs
分类简称：q-bio.TO
提交时间：2021-05-12