项目名称: 细胞黏附性堆积与自组装结构的研究

项目编号: No.11304383

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 周晓华

作者单位: 中国人民解放军第四军医大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 细胞堆积与自组装结构的成因及物理特性是生物组织研究中的核心问题。研究表明细胞膜的曲率弹性能与黏附势能之间的竞争决定了单体或少体细胞黏附结构的平衡形态。然而能否利用这一理论来解释细胞是如何大量地黏附在一起形成生物组织的,目前还是一个未知问题。因此将建立在两个细胞黏附基础上的细胞黏附理论推广到大量细胞黏附的过程中去,研究生物组织的力学性质和形成机理,具有重要的学术意义。本项目包括三个方面:(1) 将固体理物理中的点群理论引入到细胞堆积模式中,由其自由能极小化入手建立起相应的理论模型,通过求解平衡方程研究同种细胞的稳定堆积模式及力学行为;(2) 借鉴准晶理论,研究不同大小的同种细胞的黏附性堆积系统;(3) 模拟大量不同形态和不同种类细胞的堆积系统,寻找最稳定的结构,研究不同结构之间的相变过程。本研究将揭示细胞自组装结构形成的物理机制及相关物理特性,其结果将可能在农业及医疗领域得到应用。

中文关键词: 细胞膜;曲率;粘附;软堆积;自组装

英文摘要: The cause and physical character of cell stacking and self-assembling structures are the key problems when investigating biological tissues. It has reported that the competition between the curvature elastic energy and the adhesion energy of cell membrane determines the equilibrium shapes of single cell and few cells' adhesion systems. However it is unknown whether this theory can successfully be used to explain how the biological tissues are formed by plenty of cells stacked together. So it is very significant to study the mechanical properties and formation mechanisms of biological tissues through extending the present adhesion theory which bases on two cell adhesion into a more general case: plentiful cells adhered together. In this study we concentrate on the following three parts: (1) Introducing the point group theory in the solid physics into the cell stacking system and making use of the free energy minimizing method to construct the model of the system, then using the equilibrium shape equations of the system to study the mechanical properties of different stacking structures formed by the same cells; (2) Making used of the quasicrystal theory to study the adhesive stacking system formed by the same kind of cells with different size; (3) Simulating the stacking structures formed by plentiful cells with

英文关键词: membrane;curvature;adhesion;soft stacking;self-assembling

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