活性弹性表面的动力学数值方法
生物物理
2025-09-18 v1
摘要
活性弹性表面的动力学在生物系统中发挥重要作用。典型例子是肌动蛋白质皮层——生物细胞外膜下方的薄质生物聚合物片层，融合了活性分子力发生与弹性行为：在短时间尺度表现为弹性，在长时间尺度表现为黏性。我们在占主导黏弹性力学的框架下建立表面麦克斯鲁模型，加入活性项以刻画肌动蛋白质皮层的动力学。该模型既捕捉了剪切也捕捉了膨胀的表面动力学。我们提出一种基于表面有限元方法（SFEM）的单次数值方法，对特殊情况进行验证，并展示收敛性。此外，我们施加环形区域的增强主动应力，模拟细胞分裂中的收缩环，观察到根据黏弹性特性呈现出不同类型的涌现模式和形变动力学。黏性表面显示环形结构向表面一侧滑动，而黏弹性提供环形的稳定机制，从而为后续细胞分裂提供条件。该研究表明，黏弹性特性是理解生物材料关键要素。
引用
@article{arxiv.2509.13777,
title = {A numerical approach for the dynamics of active viscoelastic surfaces},
author = {Francine Kolley-Köchel and Jan Magnus Sischka and Axel Voigt and Elisabeth Fischer-Friedrich and Sebastian Aland},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.13777},
year = {2025}
}
备注
submitted to Interfaces and Free Boundaries: 20 pages, 7 figures