弯曲生物膜中的涡旋流与流线拓扑

在考虑生物膜中的流动时，通常将其视为平面，尽管多数情况下它们实为曲面，甚至如内质网那样极度弯曲。本文研究曲率对膜中流动的拓扑效应。聚焦于多点涡缺陷系统，我们能够将缺陷的黏性动力学表述为几何哈密顿量。与平面情形相反，流动会产生额外的正指数缺陷。对于双涡旋这一较简单情形，我们解析预测了这些驻点的位置。在低曲率极限下，动力学类似于理想流体中的涡旋，但在高曲率时会出现显著偏离。该几何表述使我们能够构建由涡旋间流体动力学相互作用所产生的流动流线拓扑的时空演化。流线揭示了导致自发缺陷对产生与融合的新颖动力学分岔。进一步，我们发现膜曲率介导缺陷束缚，并赋予多涡旋系统整体旋转，而单个涡旋仍进行局域相互作用。