磁性涡旋微片在生物可粘弹性环境中受变化磁场作用的建模

磁力驱动的微粒提供了一种灵活的平台，用于探测和操纵生物系统，但支配其在复杂环境中的作动力学的物理框架仍仅部分被探索。在细胞磁-机械刺激领域，涡旋微片已成为 Developing 新型治疗方法的尤其有前景的候选对象。本文引入了一个简化的二维模型，描述此类颗粒嵌入可粘弹性介质并受变化磁场作用的磁-机械响应。我们采用最大描述的介质组合简化弹性假设，推导出颗粒运动的解析表达式，并通过振荡和旋转磁场的数值模拟予以支持。我们的结果表明，旋转磁场通常会诱导振荡性动力学，并且向非同步运动的转变在黏度和刚度确定的临界频率处发生。这种运动的�幅和相位由磁性和可粘弹性贡献之间的竞争所支配，当后者占主导时，颗粒运动受到显著阻碍。能量方法进一步表明，在探索的频率范围（约十赫兹）内，未产生热量——区别于磁力热疗法，而且围绕介质传递的弹性能，原则上足以扰动主要细胞过程。本工作提供了一个简单框架，预测黏弹性性质对磁力驱动的微片动力学的第一阶影响，从而促进对其在细胞或细胞外基质中的影响的更好理解，并弥合了实验观察与理论建模之间的鸿沟。