树突状肌动蛋白网络生长的连续介质模型

树突状肌动蛋白网络的聚合是细胞生物学中重要力学过程的基础，例如片足突起、神经元树突中生长锥的推进、细胞器与病原体的胞内运输等。这些力学功能所需的力已从肌动蛋白聚合的机化-化学模型推导得出；多数模型聚焦于单根生长丝，仅少数通过模拟处理丝状网络的聚合。本文提出一个描述树突状肌动蛋白网络聚合的表面生长与丝成核连续介质模型。该模型以宏观应力、应变与丝密度描述生长与弹性，而非聚焦于单个丝。聚合背后的微观过程被归入刻画丝密度变化与生长表面传播的动力学定律。此连续介质模型可预测不同实验中肌动蛋白网络的演化。分析的一个关键结论是，既有将力与单丝聚合速度关联的规律无法预测生长网络的响应。因此，我们提出一个与耗散不等式一致的新动力学定律，以捕捉不同载荷条件下树突状肌动蛋白网络的演化。该模型可推广至其他涉及机械应力与聚合动力学间更复杂相互作用的情形，如微管、胶原丝、中间丝与碳纳米管的网络生长。