项目名称: 生物膜间的熵力及其性质研究

项目编号: No.11472285

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 宋凡

作者单位: 中国科学院力学研究所

项目金额: 105万元

中文摘要: 生物膜间的相互作用过程是生命活动的重要组成,其中膜相互作用的熵力更是膜粘附,融合等过程的关键。一方面,在现有的膜间熵力模型中, 基于不同假设的Helfrich模型与Freund模型存在本质上的不同,而它们各自的假设又非常难以验证,其合理性尚难以证实,因此各自结论的正确性更是引发了当前广泛的争议。因此,如何合理的测定膜本身的性质,明确膜本身的关键物理参量成为结束这场争议的关键。另一方面,由于现有的实验设备很难直接精确测量小分离尺度下膜间相互作用力,在先前的实验中所考虑的膜间距范围内,膜间熵力大小与膜间距的关系对两种模型而言都在误差范围内。因此,用适应性改装后的原子力显微镜等新的直接测量手段可能成为弄清膜间熵力变化规律的突破点。本项目将以微观力学实验为基础并结合计算机模拟,分别从分子和连续介质角度出发,系统地分析生物膜间的熵力特征及其变化规律,建立膜间的熵力模型,提高对生物膜相互作用的认识。

中文关键词: 力学性能;仿生力学;损伤生物力学

英文摘要: The interplay between biological membranes governs an astounding array of biological activities. The entropic forces between biological membranes play a vital role in the process of cell adhesion and membrane fusion. Based on a different hypothesis, Helfrich's model differs from Freund's model by nature. Nevertheless, both of the hypotheses are difficult to prove, raising the doubt about their validity, and the deductions derived from them are even more widely disputed. The key to ending the disputes is to reasonably define the nature and the key physical properties of biological membranes. Besides, for the small inter-membrane separations, the current experimental instruments cannot precisely examine the interactive forces between biological membranes. In the previous experiments, which aim to study the relation between the entropic forces and the distance between membranes, the results are within the error range. Therefore, by using the latest directly-measuring instruments like AFM (atomic force microscope), a breakthrough can be made in studying the changing law of entropic forces between membranes. In the project, we make mechanical experiments and computer simulations, and systematically study the characteristics and the changing law of entropic forces between biological membranes from the perspective of molecules and continuum. We build a correct model for the entropic forces between the biological membranes, which contributes to the understanding of the interplay between biological membranes.

英文关键词: Mechanical property;bionic mechanics;Damage biomechanics

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