三维胶原-I 凝胶的微观力学
软凝聚态物质
2009-09-29 v2 材料科学
摘要
我们研究了胶原-I 凝胶的微观力学，旨在弥合生物聚合物网络研究中理论与实验之间的差距。通过共聚焦显微镜获得荧光标记胶原的三维图像，并使用三维网络骨架化算法提取网络几何结构。每根纤维被建模为抵抗拉伸和弯曲的蠕虫状链，每个交联被建模为扭转弹簧。将三种不同密度网络的应力-应变曲线与流变学测量结果进行了比较。该模型与实验吻合良好，证实了胶原的应变硬化可以完全由网络的几何重排来解释，而不是单根纤维的熵硬化。该模型还表明，在小应变下，交联变形是网络刚度的主要贡献者，而在大应变下，纤维拉伸占主导地位。由于此建模工作使用了具有真实几何结构的网络，该分析最终可以作为理解微观层面纤维和交联的力学如何产生网络宏观特性的工具。虽然本文的重点是胶原的力学，但我们展示了一个可应用于许多生物聚合物网络的框架。
引用
@article{arxiv.0807.2805,
title = {The Micromechanics of Three Dimensional Collagen-I Gels},
author = {Andrew M. Stein and David A. Vader and David A. Weitz and Leonard M. Sander},
journal= {arXiv preprint arXiv:0807.2805},
year = {2009}
}