构建活细胞微管皱曲力学模型

细胞的力学性质很大程度上由细胞骨架决定，细胞骨架是由微管、中间丝和肌动蛋白丝这三种主要的蛋白丝构成的自组织网状结构。作为最坚硬的细胞骨架丝，在活细胞内微管承受压力，以平衡细胞骨架内的拉力来维系细胞形状。

实验室中经常发现在活细胞内，受压的微管皱曲为短波长的形状。与之相比较，孤立的体外微管则皱曲成单一的长波长弧形。体外微管的关键皱曲力要比活细胞条件下低两个数量级。为解释这个差别，马里兰大学学者Teng Li构建了一个活细胞的微管皱曲力学模型。运用该模型研究了周围细丝网状结构和胞质溶胶对微管皱曲的作用。研究结果显示，皱曲波长由微管和周围弹性细丝网状结构的共同作用决定，皱曲的增长率由粘性胞质溶胶决定。考虑皱曲的微管的非线性变形，皱曲振幅可以通过动力学约束方程决定。

这个模型通过微管的皱曲波长、增长率和振幅定量地把微管弯曲强度、周围细丝网状结构的弹性和胞质溶胶的粘性连接起来。模型所预测的短波长皱曲行为与实验结果吻合较好，这一结果为设计统一标准的实验仪器来测量活细胞条件下亚细胞结构的各种关键力学参数奠定了基础。

相关论文发表在爱思唯尔期刊《生物力学杂志》（Journal of Biomechanics）上。（科学新闻杂志牛文鑫/编译）

（《生物力学杂志》（Journal of Biomechanics），Volume 41, Issue 8, 2008, Pages 1722-1729，Teng Li）

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《生物力学杂志》发表论文摘要

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