细胞群簇的趋化运动：迁移活性液滴的形态与动力学
软凝聚态物质
2026-02-24 v1 偏微分方程分析
生物物理
流体动力学
摘要
生物组织被观察到显示出液相性质，归因于细胞之间的物理相互作用。然而，这些液相性质如何影响组织结构和功能仍不明确。为了理解这一过程，我们受最近实验启发，这些实验观察到细胞群簇在沿化学梯度的集体迁移中表现为活性液滴。为此，我们发展了一个由自生成化学梯度驱动的增长薄型活性液滴的最小模型。与实验结果一致，动态仿真显示，趋化液滴表现出增殖驱动的形态过渡。为完全描述这些过渡，我们进行多尺度分析，表明液滴动力学遵循一序列由非线性特征值问题定义的传播波解，参数由 slowly 增加的液滴体积决定。我们的分析表明，形态过渡可以连续发生或通过离散分支点发生。进一步的渐近分析揭示，这些形态过渡源于来自液滴后部和前端接触线的指数小（“高阶全无”）渐近项。此外，我们表明过渡的性质完全由两个关键无量纲参数决定，这些参数量化了液滴内部应力平衡以及液滴迁移动力学与外部化学场之间的耦合强度。总体而言，我们的结果为一类迁移活性薄型液滴的形态动力学提供了完整描述，对细胞群簇在表现液相行为的生物学系统具有广泛意义。
引用
@article{arxiv.2602.20088,
title = {Chemotaxis of cell aggregates: morphology and dynamics of migrating active droplets},
author = {Giulia L. Celora and Benjamin J. Walker and Mohit P. Dalwadi and Philip Pearce},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20088},
year = {2026}
}