基于高阶连续理论的细胞骨架中微管力学特性的理论分析和数值模拟

项目名称： 基于高阶连续理论的细胞骨架中微管力学特性的理论分析和数值模拟

项目编号： No.10902129

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 生物科学

项目作者： 孙玉周

作者单位： 中原工学院

项目金额： 22万元

中文摘要： 细胞骨架由微丝、微管和中间纤维构成，其最重要的功能之一是产生机械力推动细胞各种形式的运动，细胞中大多数运动，不论是宏观的还是微观的，都依赖于细胞骨架系统。全面而系统地研究细胞骨架的力学特性及其机械变形行为对于探索生命运动规律，促进生物医学的发展具有重要意义。原子级的模拟技术计算花费巨大，只能用在很小的局部的研究中，先前的大多数连续方法不包括原子级的结构信息，只能从某些角度调查细胞骨架的特性，应用不具有普遍性。本项目应用高阶连续理论研究微管的机械特性，首先在高阶梯度连续理论的框架内推导微管的连续本构模型，全面计算和分析微管的力学性能参数。基于建立的高阶连续本构关系，将发展一套无网格数值计算框架，模拟微管在不同环境下的变形行为。研究方法可克服基于传统的Cauchy-Born准则推导微管连续本构的缺点，另外，本项目提出的理论模型直接在高阶连续理论的框架内建立，后续研究可借助于高阶连续理论来进行。

中文关键词： 微管；力学特性；多尺度；高阶连续；无网格法

英文摘要：

英文关键词： Microtubules；Mechanical property；Multiscale method；Higher-order continuum；Mesh-free method