应力控制胶原网络的力学
软凝聚态物质
2016-02-17 v3
摘要
胶原是多种结缔组织的主要结构和承重元素，在其中形成支持细胞的细胞外基质。长期以来已知胶原组织表现出高度非线性的应力-应变关系（Fung YC, Am J Physiol 213(6),1967；Humphrey JD, Proc R Soc Lond A: Math Phys Eng Sci 459(2029),2003），尽管这种非线性的起源仍未知（McMahon TA, Lec Math Life Sci 13,1980）。在此，我们展示重组I型胶原网络的非线性硬化受施加应力控制，且网络刚度变得对网络浓度惊人地不敏感。我们证明弹性纤维网络的简单模型如何能定量解释重组胶原网络的力学。我们的模型指出了法向应力在决定非线性剪切弹性响应中的重要作用，这可解释胶原组织报道的应力与应变之间的近似指数关系（Fung YC, Am J Physiol 213(6),1967）。这进一步提出了具有类胶原性质的合成纤维网络设计新原理，以及此类网络力学控制的机制。
引用
@article{arxiv.1503.00924,
title = {Stress controls the mechanics of collagen networks},
author = {Albert James Licup and Stefan Münster and Abhinav Sharma and Michael Sheinman and Louise M. Jawerth and Ben Fabry and David A. Weitz and Fred C. MacKintosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.00924},
year = {2016}
}
备注
manuscript: 9 pages, 3 figures, supporting information: 5 pages, 7 figures