纤维交联驱动三维动力学网络模型中有序结构的涌现
生物物理
2023-07-21 v1
摘要
细胞外基质(ECM)是一个复杂的互联三维网络，为细胞和组织提供结构支撑，并决定对其健康功能至关重要的器官架构。然而，ECM获得其三维架构的内在机制在很大程度上仍未知。在本文中，我们通过一个由相互作用的纤维组成的三维个体模型来解决这一问题，这些纤维能够自发地彼此交联或解联，并在交联处对齐。我们表明，此类系统能够自发产生不同类型的架构。我们通过详尽的参数分析以及适当的三维可视化工具和量化指标，对涌现的结构进行了深入分析。最引人注目的结果是，有序结构的涌现可以完全由一个涌现变量解释：网络中交联的比例。这一简单变量成为控制和预测生物组织结构化的一个重要潜在靶点，可为组织受损后恢复组织功能提出可能的新治疗策略，并有助于开发基于胶原的组织工程支架。此外，该模型揭示架构的涌现是一个空间均匀的过程，遵循独特的演化路径，并突出了动态交联在组织结构化中的关键作用。
引用
@article{arxiv.2307.10859,
title = {Fiber crosslinking drives the emergence of order in a 3D dynamical network model},
author = {Pauline Chassonnery and Jenny Paupert and Anne Lorsignol and Childérick Sévérac and Marielle Ousset and Pierre Degond and Louis Casteilla and Diane Peurichard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.10859},
year = {2023}
}
备注
28 pages, 12 figures, 2 tables