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弹性介质中正交各向异性微管的屈曲分析
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:《应用数学和力学》
  • 时间:0
  • 分类:O343[理学—固体力学;理学—力学] Q66[生物学—生物物理学]
  • 作者机构:[1]上海大学力学系,上海市应用数学和力学研究所,上海200072, [2]上海大学上海市力学在能源工程中的应用重点实验室,上海200072
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(10772105); 上海市重点学科建设资助项目(S30106)
中文摘要:

已有实验表明,处于细胞质中的微管可以比自由微管承受更大的压力而不发生屈曲.基于嵌入式碳纳米管屈曲的Winkler模型,利用正交各向异性情形的Winkler模型研究了细胞质中充当细胞骨架的微管的屈曲行为.计算表明,本模型可以较好地预测嵌入弹性介质中的微管较自由微管承受更大屈曲压力这一现象,而且所得到的临界屈曲压力与微管受压屈曲的实验值吻合[Needleman D J,Ojeda-Lopez M A,Kai Ewert U R,Miller H P,Wilson L,Safiny C R.Biophys J,2005,89(5):3410-3423;Needleman D J,Ojeda-Lopez M A,Raviv U,Ewert K,Jones J B,Miller HP L,Wilso L,Safinya C R.Phys Rev Lett,2004,93(19):1981041-1981044.].同时,所得的结果也表明周围介质与微管的相互作用可以极大地提高微管抵抗屈曲的能力,该结果很好地阐释了介质与微管相互作用从而提高微管抗屈曲压力的相互作用机制[Brangwynne C P,MacKintosh F C,Ku-mar S,Geisse N A,Talbot J,Mahadevan L,Parker K K,Ingber D E,Weitz D A.The Journal of CellBiology,2006,173(5):733-741].模拟结果表明,所给出的模型可以对嵌入弹性介质中的微管的屈曲行为进行很好地模拟.

英文摘要:

Motivated by the application of Winkler-like model for buckling analysis of embedded carbon nanotubes,an orthotropic Winkler-like model was developed to study buckling behavior of embedded cytoskeletal microtubules within cytoplasm.Experimental observations of buckling of embedded cytoskeletal microtubules reveal that embedded microtubules bear a large compressive force as compared to free microtubules.Our theoretical model predicts that embedded microtubules in elastic medium bear large compressive forces than free microtubules.The estimated critical pressure is found not only in good agreement with the experimental values of pressure-induced buckling of microtubules [Needleman D J,Ojeda-Lopez M A,Kai Ewert U R,Miller H P,Wilson L,Safiny C R.Biophys J,2005,89(5): 3410-3423;Needleman D J,Ojeda-Lopez M A,Raviv U,Ewert K,Jones J B,Miller H P L,Wilso L,Safinya C R.Phys Rev Lett,2004,93(19): 1981041-1981044.].But also,due to mechanical coupling of microtubules with surrounding elastic medium,critical buckling force has increased considerably,which well explains the theory that mechanical coupling of microtubules with the elastic medium increases compressive forces that microtubules can sustain [Brangwynne C P,MacKintosh F C,Kumar S,Geisse N A,Talbot J,Mahadevan L,Parker K K,Ingber D E,Weitz D A.The Journal of Cell Biology,2006,173(5): 733-741] suggesting that the present model is a good approximation for buckling analysis of embedded microtubules.

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8965