预测和控制生长多细胞系统中几何诱导的向列序

在密集堆积的生长细胞二维系统中，如杆状细菌，许多实验和数值研究报告了在受限条件下向列取向序的独特图案。到目前为止，这些效应一直通过生长活性向列连续统理论的不同变体来解释，该理论纳入了生长诱导的活性应力、由此产生的材料流动和向列取向之间的反馈，并针对特定几何进行了调整。在这里，我们首先证明，基于简单的各向同性生长假设和膨胀流的剪切率张量，直接解析预测取向图案已经涵盖了此前观察到的案例。我们利用该方法通过区域几何系统地调节取向图案和净拓扑缺陷电荷，并通过基于智能体的模拟加以验证。然后我们展示该框架如何扩展以定量捕捉对齐强度，并探索其在不同几何之间的交叉预测潜力。我们简化且统一的理论框架强调了区域几何在塑造生长系统向列序中的作用，从而提供了正向设计期望取向图案的方法。