机械光刻：生长中三维细菌生物膜中应力各向异性驱动的向列序
生物物理
2022-11-30 v1 软凝聚态物质
摘要
生命活性集群进化出了显著的自模式化能力，以满足生长和生存的物理与生物学约束。然而，复杂的多细胞模式如何从单个创始细胞中产生仍不清楚。在此，借助基于智能体的模型，我们追踪了被琼脂糖凝胶包裹的生长中细菌生物膜的三维形态动力学和细胞取向序。受限生长导致生物膜内部产生时空异质的应力积累。生物膜核心处的高静水压应力和低剪切应力促进了粘性到弹性的转变，并使细胞排列随机化；而在凝胶-细胞界面附近，相反的应力状态在剪切应力弛豫固有的时间延迟下驱动了向列序。总体而言，在受限生物膜中，应力各向异性在时空上与向列序相一致，表明存在一种各向异性应力驱动的排序机制。应力各向异性与细胞排序之间的强互易性，启发了面向各种环境和生物医学应用的生命活性集群创新三维机械光刻技术。
引用
@article{arxiv.2211.16354,
title = {Mechano-lithography: stress anisotropy driven nematic order in growing three-dimensional bacterial biofilms},
author = {Changhao Li and Japinder Nijjer and Luyi Feng and Qiuting Zhang and Jing Yan and Sulin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.16354},
year = {2022}
}