主动收缩表面的相场模型
摘要：细胞和组织的形态发生涉及了化学信号与其周围表面层上的活性力之间的相互作用。在这样的活性表面上，水动力学和物质流的复杂相互作用导致了形态生成和形状动力学，这可能涉及拓扑转变，例如在细胞分裂过程中。为了更好地理解这些过程，需要新颖的数值工具。在这里，我们提出了一个相场模型，用于描述与周围流体相互作用的活性可变形表面。该模型将流体动力学与沿着扩散表面的粘性流耦合，这些流体流动是由表面物质的主动收缩所驱动的。作为相场模型的一项新特性，我们包括了扩散界面的粘性，并通过一个辅助对流速度在Stokes-Cahn-Hilliard方程中稳定界面剖面，该对流速度在界面法线方向上是恒定的。该方法通过先前基于线性稳定性分析的结果进行了数值验证。此外，我们还突出了该方法的一些独特特点，如避免重新网格化和包括接触力学，在模拟细胞通过狭窄通道的自组织极化和迁移过程中展示了其能力。最后，我们还研究了在表面上形成一个收缩环，并通过第一次模拟完整的细胞分裂过程来展示该方法解决拓扑转变的能力。
作者：Sebastian Aland, Claudia Wohlgemuth
论文ID：2306.16796
分类：Cell Behavior
分类简称：q-bio.CB
提交时间：2023-06-30