细胞单层中的非手性奇异力学

细胞单层是活性且具有取向有序性的材料，其力学行为可能偏离近平衡行为。现有的连续介质理论通常继承了平衡液晶物理中的假设，因此有必要建立显式的非平衡表述。在此，我们基于奇力学构建了一个二维细胞单层的最简连续介质模型，以刻画对称性破缺与非平衡动力学。我们表明，向列序可以在无手性的情况下，由时间反演对称性破缺和空间各向异性产生奇黏性模量。该模型再现了Madin–Darby犬肾（MDCK）细胞单层中的半整数缺陷取动和应力分布，以及神经祖细胞和卵巢间皮系统中与缺陷相关的细胞积聚与耗减。最后，我们利用MDCK细胞单层中测得的应力、速度和取向场估算了黏性模量张量，并识别出非零的奇模量。我们的结果表明，奇力学为非平衡细胞单层提供了一个最简框架，并对传统活性向列理论形成补充。

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摘要

细胞单层是具有活性且具有取向有序性的材料，其力学行为可能偏离近平衡状态。现有连续体理论通常继承了平衡液晶物理中的假设，因此有必要构建显式的非平衡表述。在此，我们基于奇异力学建立了一个二维单层的最小连续体模型，考虑了对称性破缺和非平衡动力学。我们表明，向列序可以支持一种由时间反演对称性破缺和空间各向异性产生的奇异黏性模量，而无需手性。该模型再现了 Madin--Darby 犬肾（MDCK）单层中的半整数缺陷运动和应力分布，以及神经祖细胞和卵巢间皮系统中与缺陷相关的细胞积聚与耗竭。最后，我们利用 MDCK 单层中测得的应力、速度和取向场估计了黏性模量张量，并识别出一个非零的奇异模量。我们的结果表明，奇异力学为非平衡细胞单层提供了一个最小框架，可作为传统活性向列理论的补充。

利益冲突声明 已声明的资助信息 美国国家科学基金会， https://ror.org/021nxhr62 PHY-2413073，PHY-2443851

美国国立卫生研究院共同基金， https://ror.org/001d55x84 R35GM156889

国际人类前沿科学计划组织， https://ror.org/02ebx7v45 RGEC31/2024

版权 持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 公开提供。

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发布于 2026 年 7 月 27 日。 下载 PDF 电子邮件

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Sreejith Santhosh， Mattia Serra

bioRxiv 2026.07.25.740723； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.25.740723

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Sreejith Santhosh， Mattia Serra

bioRxiv 2026.07.25.740723； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.25.740723

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.25.740723v1?rss=1

🏷️ 细胞单层 奇力学 活性向列 奇黏性 非平衡动力学 拓扑缺陷