半柔性束网络的多尺度应变硬化

聚合物细丝束负责许多生物材料（包括细胞和细胞外基质）丰富而独特的力学行为。在纤维蛋白生物聚合物中，其非线性弹性特性对正常凝血至关重要，原纤维自组装并成束形成半柔性纤维网络。在这里，我们表明纤维蛋白网络非凡的应变硬化响应直接反映了纤维蛋白纤维的分层结构。我们测量了未成束原纤维网络的流变学，发现与可延伸蠕虫状链模型的仿射模型高度一致。通过与这些数据的直接比较，我们表明由粗纤维组成的生理性纤维蛋白网络可以建模为紧密原纤维束的网络。我们证明了纤维中原纤维之间的耦合紧密度可以通过凝血因子XIII的酶促分子间交联程度来调节。此外，在高应力下，原纤维独立地对网络弹性做出贡献，这可能反映了紧密束结构的解耦。因此，纤维蛋白纤维的分层结构可以解释血凝块特有的非线性和巨大的弹性恢复力。