三维机械自适应黏弹性细胞网络模型中的涌现组织流变学

我们提出了一种三维力学自适应黏弹性细胞网络模型，将单细胞相互作用与涌现的组织流变学联系起来。与现有的连续介质模型或基于细胞的模型不同，该模型将黏弹性嵌入离散的、具有力学自适应性的细胞间连接之中，从而使组织尺度的流变行为以及诸如旋涡运动和拥塞等现象能够由单细胞行为及连接重塑自然涌现。该框架的提出受到近年来三维成像与结构分析进展的启发，这些进展能够在细胞聚集体内部解析单细胞行为。该模型通过在球形聚集体上进行的两种金标准宏观实验得到验证：微吸管抽吸实验和赫兹平板压缩实验。在抽吸条件下，模型展示出由弹性变形向黏性蠕变的转变，这一过程受抽吸颈部局部堆积和涌现性拥塞的控制，并伴随着力学自适应重塑的增强。在压缩条件下，核心区域的流变性质决定了变形模式：类液体聚集体表现出增强的旋涡运动，这与实验观察结果一致，而类固体聚集体则表现出仿射的、类似泊松效应的变形。这些结果建立了细胞尺度动力学与可量化组织流变性质（包括弹性模量和黏度）之间的联系，为解释多细胞力学中新兴的三维测量结果提供了一个框架。

我们提出了一种三维机械自适应黏弹性细胞网络模型，将单细胞相互作用与涌现性的组织流变学联系起来。不同于现有的连续体模型或基于细胞的模型，该模型将黏弹性嵌入离散的、机械自适应的细胞间连接之中，从而使组织尺度的流变学性质以及诸如旋涡运动和阻塞等现象能够由单细胞行为和连接重塑自然涌现。该框架的提出受到近年来三维成像和结构分析进展的启发，这些进展能够在细胞聚集体内解析单细胞行为。该模型通过在球形聚集体上进行的两种金标准整体实验得到验证：微吸管抽吸实验和 Hertz 板压缩实验。在抽吸条件下，模型展示出从弹性变形向黏性蠕变的转变，这一转变受抽吸颈部局部堆积和涌现性阻塞的控制，并伴随着机械自适应重塑的增强。在压缩条件下，核心区域的流变学性质决定了变形模式：类液态聚集体表现出更显著的旋涡运动，这与实验观察一致；而类固态聚集体则表现出仿射的、类似泊松效应的变形。这些结果在细胞尺度动力学与可量化的组织流变学参数（包括弹性模量和黏度）之间建立了联系，并为解释多细胞力学中新近出现的三维测量结果提供了一个框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.15.731174v1?rss=1

🏷️ 组织流变学 细胞网络模型 黏弹性 力学自适应 三维细胞聚集体