关于 I 型胶原原纤维侧向生长的猜想

I 型胶原原纤维具有圆形横截面，其半径主要分布在 50 至 100 nm 之间，并具有周期为 67 nm 的轴向带状图案。构成这些原纤维的长分子（即所谓的三股螺旋）排列紧密，但其性质决定了它们的组装必须协调两个相互冲突的要求：由手性诱导的绕原纤维轴的双扭曲，以及由特定侧向相互作用构建的对应于轴向带状的周期性层状组织。本文考察了这种冲突如何有助于控制原纤维的半径。我们借助两种几何原型展开分析：Hopf 纤维化和叶序算法。前者为扭曲纤维束提供了理想的模板，后者确保了具有圆对称性的扭曲密堆积所能达到的最佳均匀性和局部各向同性。该方法表明，随着具有恒定双扭曲的原纤维半径增加，若不从平面构型转变为螺旋构型，则无法保持周期性层状组织。这种构型变化确实可以通过叶序模式中自然存在的刃位错来实现，其分布方式使得原纤维的侧向生长应限制在观测范围内。由于我们对所涉弹性常数的了解有限，这种纯几何推导仍停留在相当推测性的层面。