膜黏度对红细胞瞬态动力学的影响

计算流体动力学（CFD）目前被用于设计和改进生物医学器件的流体力学性能，其中大尺度血液循环需通过考虑红细胞（RBCs）在中尺度的力学响应来模拟。在许多实际情形中，生物医学器件工作的时间尺度与红细胞的内禀弛豫时间相当：因此，系统理解红细胞膜的时变响应对于此类器件的有效设计至关重要。迄今为止，该信息系由实验数据推得，而这些数据未必能适应实践中可能遇到的多种多样的流体动力学条件。本工作探索通过第一性原理的中尺度数值模拟来研究红细胞膜对外加机械载荷的时变响应的新可能，主要聚焦于在外部机械载荷撤除后红细胞弛豫时间 $t_c$ 的细致刻画。所采用的中尺度模型利用混合浸没边界-格子 Boltzmann 方法（IB-LBM），并耦合标准线性固体模型（SLS）以考虑红细胞膜黏度。我们强调二维膜黏度 $\mu_{m}$ 对于正确复现红细胞膜弛豫时间的关键重要性。还提供了对所施加机械载荷的类型与强度的依赖关系的详细评估。总体而言，我们的发现为研究浸没于时变应变场中红细胞的非线性响应开辟了有趣的未来前景。