肌动蛋白网络中示踪粒子动力学中测量的不同反常扩散区

此前认为，示踪粒子在粘弹性材料中的扩散应属于分数布朗运动（fBm）类型。这是由于此类材料对机械扰动的响应具有长期记忆。令人惊讶的是，在一项聚焦于系综平均特征的研究中，发现纯化蛋白肌动蛋白网络的示踪粒子扩散符合连续时间随机行走（CTRW）类型。在此，我们分析了不同网孔尺寸肌动蛋白网络中两种不同大小示踪粒子的动力学。我们发现示踪粒子大小与生物聚合物网络特征长度尺度的比值在决定粒子所进行的扩散类型中起关键作用。我们发现，当粒子远大于网孔尺寸时，示踪粒子扩散具有 fBm 特征；当粒子远小于网孔尺寸时，为正常扩散；在这两种极限之间则为 CTRW。基于我们的发现，我们提出并在数值上验证了一个适用于所有区制的示踪粒子运动新模型。我们的模型表明，肌动蛋白网络中的扩散由示踪粒子的 fBm 与具有幂律分布逃逸时间的偶发笼蔽事件耦合而成。