粘弹性介质特异性粘附的动力学行为研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mao_320
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细胞与细胞之间、细胞与基底之间通过受体-配体分子键簇产生的粘附作用,称为特异性粘附,这种粘附形式对生物有机体的构建和细胞生长、迁移等都有重要作用。研究发现细胞的力学性质直接影响其粘附能力。基于此发现,前人建立了不同的特异性粘附模型:例如分别考虑随机-弹性耦合与扩散-弹性耦合的细胞粘附模型。但是,这些模型都没有考虑细胞具有的本质粘弹性性质,因而无法确定该性质对粘附过程是否有影响。为了回答这一问题,并进一步弄清细胞粘弹性性质对其粘附行为的影响机制。本研究以细胞粘附为背景考虑了粘弹性与弹性半空间经由受体-配体分子键簇形成的粘附系统,针对该粘附系统的动力学行为建立了考虑粘附分子键随机化学反应、介质粘弹性与基底弹性变形耦合作用的粘附模型。基于这一模型,运用蒙特卡罗仿真方法对细胞粘附的动力学过程进行了模拟,定量地分析研究了细胞粘性、基底弹性和加载率对特异性粘附行为的影响:(1)通过模拟粘附分子簇的动态演化过程,发现了粘附分子簇的随机破坏是从粘附区域边缘向中心扩展的规律;(2)发现介质的粘性能够延长特异性粘附寿命,这是由于其粘弹性变形的恢复过程增加了断开分子键重新闭合的概率;(3)通过研究了基底弹性对这一粘附系统的影响,进一步验证了已有理论模型发现的较硬的基底可以增强细胞-基底间粘附作用的结论;(4)给出了动态加载下细胞-基底粘附在空间和时间两尺度上的演化过程,发现了加载率对该演化过程有重要影响,即,在较快加载速率下,细胞-基底的粘附强度具有较大值。这是由于加载速率与特异性分子键反应速率间产生竞争,加载速率较大时,初始闭合的特异性分子键还来不及断开,就已经产生了很大的弹性拉伸,从而对应着较大的粘附强度。总之,基于粘弹性介质特异性粘附模型,本文深入研究了细胞粘弹性力学性质对特异性粘附的影响,这一研究有助于人们加深对细胞粘附行为的理解。
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