从局部缺陷到咽部导管中通过计算模拟的剪切组织化生物膜

人类咽部导管中的生物膜表现出长期持久性及间歇性散布，但现有的生化和微生物学描述尚未充分解释其空间局部化问题。我们引入了一个生物力学框架，咽部生物膜动力学源于两种力学现象之间的相互作用：Kosterlitz-Thouless 类型缺陷核化过程和克莱文-霍尔姆类型剪切驱动的界面不稳定性。导管几何被建模为一种受限且异质的环境，促进由生长诱导的压缩产生机械持久表面缺陷。与呼吸和吞咽相关的切向剪切选择性放大这些缺陷，产生组织化的表面变形。数值模拟表明，仅两种机制共存才能产生局部化、传播性和持久的界面结构，而缺失两种机制则导致扩散的、非结构化的动力学。