振荡载荷下二维流体膜黏弹性的数值分析
生物物理
2024-05-27 v5 软凝聚态物质
摘要
由两片相对磷脂单分子层构成的生物膜（即所谓脂质双分子层）在很大程度上决定了单个细胞与病毒的双重固-液行为。量化生物膜的力学特性，包括其面内流动性的动力学，不仅能揭示主动或被动细胞行为，也有助于药物递送系统中囊泡的设计。尽管对生物膜力学已有大量研究，其动态黏弹性质尚未被充分描述。因此我们基于二维（2D）流体膜模型量化其黏弹性，并研究微米尺度膜面积下小幅振荡载荷时的黏弹性。我们使用由Onsager变分原理得到的双分子层膜流体动力学方程，其中流体膜被假定为近平面双分子层膜。我们对宽范围振荡频率 与膜张力进行了模拟。数值结果表明，随频率升高，膜特性从弹性主导态转变为黏性主导态。此外，采用1-m宽载荷剖面获得的此类态转变出现在 Hz 的频率之间，且几乎与表面张力无关。我们基于与控制方程动力学矩阵特征值对应的弛豫率，讨论了黏性或弹性主导转变的形成机制。
引用
@article{arxiv.2210.11074,
title = {Numerical analysis of viscoelasticity of two-dimensional fluid membranes under oscillatory loadings},
author = {Naoki Takeishi and Masaya Santo and Naoto Yokoyama and Shigeo Wada},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.11074},
year = {2024}
}