竞争性聚集与等密度平衡导致密度梯度中的带状图案形成
软凝聚态物质
2026-02-09 v2 适应与自组织系统
摘要
将生物学物质在密度梯度溶液中的离心是分离细胞类型或组成的标准方法，也用于按年龄分离红细胞 (RBC)，因为它们在寿命中会失去水分而变得更密集。当密度梯度使用 Percoll 制备时，尽管红细胞的密度分布是连续的，却系统观察到红细胞的离散带状分布。早期研究认为细胞聚集可能影响空间分布，但是否存在连续密度 population 形成离散带状仍有争议。我们发展了一个包含细胞聚集的连续方程，以描述红细胞体积分数在密度梯度中的宏观演化，考虑连续红细胞密度分布。数值解表明，等密度分布与聚集之间的竞争足以形成带状图案。我们的模型再现了实验中观察到的演化过程，但还预测在恒定梯度中，基于红细胞体积分数和聚集能量，稳态图案会出现若干类型类似分叉的行为。这表明红细胞聚集与等密度分布之间的竞争是一种驱动图案形成的新机制。
引用
@article{arxiv.2407.07676,
title = {Competing aggregation and iso-density equilibrium lead to band pattern formation in density gradients},
author = {Felix Maurer and Camila Romero and Nikolas Lerch and Thomas John and Lars Kaestner and Christian Wagner and Alexis Darras},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.07676},
year = {2026}
}