弯曲生物膜中力偶极子的动力学

我们构建了一个模型来探究弯曲生物膜中活性包埋物的流体动力学相互作用。弯曲膜被建模为一层高黏性流体的二维层，其周围是被不同黏度外部溶剂包围的环境。活性包埋物被建模为点力偶极子。点偶极子极限沿弯曲几何的测地线取得，并纳入了由于曲率引起的力的方向变化。我们针对球形膜的情况明确演示了这一点，从而得到单个包埋物所产生流动的解析解。我们进一步表明，流场具有一个源于膜拓扑的额外负指数缺陷，而该缺陷在模型的平面版本中并不存在。我们观察到，一对相互垂直的偶极子沿球面上的测地线运动，因而充当“曲率检测器”，类似于涡偶极子。最后我们探究了在低曲率与高曲率情形下以及膜外流体受限时一对包埋物的流体动力学相互作用。我们的研究表明，在强受限条件下，低曲率与高曲率的弯曲生物膜中均会出现偶极子的聚集。然而，即便在强受限下，极高曲率也倾向于破坏偶极子聚集。