细胞骨架微管的力学性能分析与研究

项目名称： 细胞骨架微管的力学性能分析与研究

项目编号： No.11172253

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘锦茂

作者单位： 香港城市大学深圳研究院

项目金额： 68万元

中文摘要： 本项目将采用多尺度分析方法对细胞骨架微管，这一由多原子、大分子组成的结构体系的力学性能进行深入而系统的研究。近来，国内外学者尝试用各种各样的方法研究和解释与微管有关的生物力学现象，然而在现有的研究中，不同的理论方法都有着各自显著的弱点，实验所能研究的范围也非常的有限。本项目意在通过理论结合实验，找到一种新的方法衡量微管蛋白大分子之间的相互作用，提出微管"虚键"的概念，以全新的理念认识微管的结构，并引入高阶梯度对变形的影响，建立多尺度分析本构关系。进而结合此本构关系，在高阶梯度连续的框架下推导出一套完整的，与无网格方法相结合的，能用于微管全面力学性能分析的新理论体系。同时展开实验研究，编制大型计算程序进行数值模拟、验证。并进一步以高效准确的模拟计算，揭示实验无法实现的，更为复杂的生物力学现象。本项目将为研究微纳米力学以及生物大分子体系的力学性能开拓新的思维，提供一种具有广泛适用性的新方法。

中文关键词： 微管；力学性能；多尺度分析；Cauchy-Born准则；无网格方法

英文摘要：

英文关键词： Microtubules；Mechanical properties；Multiscale analysis；Cauchy-Born rule；Mesh-free methods