基于膜理论并考虑显微注射速度效应的细胞生物力学建模
机器人学
2022-11-29 v1
摘要
作为一种将外部物质递送到生物细胞内的有效方法，显微注射已在生物医学领域得到广泛应用。然而，对细胞力学特性的认知仍然不足，这极大地限制了注射的效率和成功率。因此，本文首次提出了一种基于膜理论的、新的速率相关力学模型。在该模型中，通过考虑显微注射的速度效应，建立了注射力与细胞变形之间的解析平衡方程。与传统的基于膜理论的模型不同，所提模型将本构材料的弹性系数修正为注射速度和加速度的函数，从而有效模拟了速度对力学响应的影响，并提供了一个更具普适性和实用性的模型。利用该模型，还可以准确预测不同速度下的其他力学响应，包括膜张力与应力的分布以及变形形状。为验证模型的有效性，进行了数值模拟和实验。结果表明，所提模型在不同注射速度下均能与真实的力学响应良好匹配。
引用
@article{arxiv.2211.15485,
title = {Cell Biomechanical Modeling Based on Membrane Theory with Considering Speed Effect of Microinjection},
author = {Shengzheng Kang and Zhicheng Song and Xiaolong Yang and Yao Li and Hongtao Wu and Tao Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.15485},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 12 figures, submitted to IEEE TMech;