×
M.R.纳尔逊。;J.R.金。;简森，O.E。

生长组织的屈曲和二维图案的出现。 （英文） Zbl 1308.92018号

数学。Biosci公司。 246，第2期，229-241（2013）.
摘要：生物生长过程和相关残余应力的产生以前被认为是生物学许多领域中组织屈曲和模式选择的驱动机制。在这里，我们发展了一个二维薄板理论，以模拟可变形基质上培养的肠上皮细胞的生长，目的是阐明组织工程师如何最好地重现哺乳动物肠壁中发现的规则内翻阵列（利伯库恩穴）。我们扩展了标准的von Kármán方程，将板的机械性能和细胞增殖作用于基底的表面应力中的不均匀性纳入其中。我们用数值方法确定了均匀细胞生长条件下均质板的构型，并展示了如何利用系留到下伏弹性基础来促进高阶屈曲构型。然后，我们研究了基质局部软化和细胞生长空间模式的独立影响，证明了（在二维框架内，与一维模型的预测相反）与材料不均匀性相比，生长模式是控制地穴分布的更可行机制。

引用于9文件

MSC公司：

92立方厘米 发育生物学，模式形成

关键词：

屈曲;组织生长;图案形成;von Kármán板

软件：

贞洁;Matlab公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.R.Nelson}等人，数学。Biosci公司。246，第2号，229--241（2013；Zbl 1308.92018）
全文： 内政部

参考文献：

[1] 绿色，P。；斯蒂尔，C。；Rennich，S.，《叶序格局：起源的生物物理机制》，《生物年鉴》，77，515（1996）
[2] Steele，C.，《与植物图案形成相关的外壳稳定性》，J.Appl。机械。，67, 237 (2000) ·Zbl 1110.74688号
[3] Dumais，J.，《机械能控制植物的图案形成吗？》？，货币。操作。植物生物学。，10, 58 (2007)
[4] Efimenko，K。；拉凯蒂斯，M。；马尼亚斯，E。；瓦齐里，A。；Mahadevan，L。；Genzer，J.，皮肤中嵌套的自相似皱纹图案，《自然》。，4, 293 (2005)
[5] 里奇曼，D。；斯图尔特，R。；哈钦森，J。；Caviness，V.J.，大脑卷积发育的力学模型，《科学》，189，18（1975）
[6] Arai，T。；Kino，I.，正常人结肠直肠粘膜的形态计量学和细胞动力学研究：近端和远端大肠之间的比较，日本病理学报，39，11725（1989）
[7] 克罗斯尼尔，C。；Stamataki，D。；Lewis，J.，《组织肠道中的细胞更新：干细胞、信号和组合控制》，《自然》，7349（2006）
[8] 巴克，N。；范德韦特林，M。；Clevers，H.，《肠道干细胞》，《基因开发》，第22期，第1856页（2008年）
[9] 本·阿马尔，M。；Jia，F.，胚胎发生过程中的各向异性生长塑造肠道组织，美国国家科学院院刊，11010525（2013）
[10] 巴桑，M。；Joanny，J.-F。；普罗斯特，J。；Risler，T.，上皮组织波动不稳定性，PRL，106，158101（2011）
[11] 张，L。；兰德，A。；Nie，Q.，作为肠隐窝形成、再生和稳定的基础，一种反应扩散机制影响细胞谱系进展，BMC系统。生物学，693（2012）
[12] Karam，S.，肠道上皮细胞的世系承诺和成熟，Front。生物科学。，4, 286 (1999)
[13] 罗斯，M。；Kaye，G。；Pawlina，W.，《组织学：文本与地图集》（Historology:A Text&Atlas）（2003），Lippincott Williams&Wilkins:Lippincott Williams&Wilkins Philadelphia
[14] Renehan，A。；O'Dwyer，S。；北卡罗来纳州哈布比。；Potten，C.，结直肠癌发生中的早期细胞事件，结直肠病。，4, 76 (2002)
[15] Radtke，F。；Clevers，H.，《自我更新与肠道癌：硬币的两面》，《科学》，3071904（2005）
[16] 范·列文，I。；Byrne，H。；Jensen，O。；King，J.，《地穴动力学与结直肠癌：数学建模进展》，《细胞增殖》，39，157（2006）
[17] 维尼，M。；布洛克，A。；Day，M。；MacNeil，S.，《三维胶原蛋白环境中肠上皮细胞和基质细胞的共培养》，再生医学，4，3，397（2009）
[18] 佐藤，T。；弗里斯，R。；Snippert，H。；范德韦特林，M。；巴克，N。；奇怪，D。；van Es，J。；Abo，A。；库贾拉，P。；彼得斯，P。；Clevers，H.，Single Lgr5干细胞在体外构建无间充质龛的隐窝绒毛结构，《自然》，459262（2009）
[19] 斯彭斯，J。；Mayhew，C。；兰金，S。；库哈尔，M。；Vallance，J。；托勒，K。；霍斯金斯，E。；卡利纳琴科，V。；Wells，S。；佐恩，A。；Shroyer，N。；Wells，J.，《体外将人类多能干细胞定向分化为肠道组织》，《自然》，470，105（2011）
[20] 德马泰斯，G。；Graudenzi，A。；Antoniotti，M.，《关于肠隐窝和结直肠癌发展的多细胞系统空间计算模型综述》，J.Math。《生物学》，66，7，1409（2013）·Zbl 1275.37039号
[21] Loefler，M。；斯坦因，R。；Wichmann，H。；Potten，C。；Kaur，P。；Chwalinski，S.，《肠隐窝增殖》。I.地穴稳态增殖的综合模型，Cell Tissue Kinet。，19 (1986), 627-245
[22] Loefler，M。；Potten，C。；保卢斯，美国。；Glatzer，J。；Chwalinski，S.，《肠隐窝增殖》。二、。有丝分裂指数数据的计算机建模为在无有丝分裂活动的情况下细胞的横向和垂直迁移提供了进一步证据，cell Tissue Kinet。，19, 247 (1988)
[23] 梅内克，F。；Potten，C。；Loefler，M.，《使用无网格模型的肠隐窝中的细胞迁移和组织》，《细胞增殖》，34，253（2001）
[24] 范·列文，I。；米拉姆斯，G。；沃尔特，A。；弗莱彻，A。；默里，P。；奥斯本，J。；瓦尔马，S。；Young，S。；库珀，J。；多伊尔，B。；皮特·弗兰西斯，J。；蒙塔汉，L。；Pathmanathan，P。；怀特利，J。；查普曼，S。；Gavaghan，D。；Jensen，O。；金·J。；Maini，P。；沃特斯，S。；Byrne，H.，《肠组织更新的综合计算模型》，《细胞增殖》，42，617（2009）
[25] 奥斯本，J。；沃尔特，A。；科肖，S。；米拉姆斯，G。；弗莱彻，A。；Pathmanathan，P。；Gavaghan，D。；Jensen，O。；Maini，P。；Byrne，H.，《癌症多尺度建模的混合方法》，Philos。事务处理。R.Soc.A，36819305013（2010）·Zbl 1211.37113号
[26] Drasdo，D.，单层生长组织的屈曲不稳定性，Phys。修订稿。，84, 4244 (2000)
[27] 爱德华兹，C。；Chapman，S.，结直肠隐窝出芽和分裂的生物力学建模，Bull。数学。生物学，69，1927（2007）·Zbl 1298.92048号
[28] 巴斯克，P。；普日比拉，J。；Loefler，M。；萨克斯，N。；佐藤，T。；聪明的H。；Galle，J.，《关于肠道中干细胞生态位形成的生物力学——生长类器官建模》，FEBS J.，279，183475（2012）
[29] Hannezo，E。；普罗斯特，J。；Joanny，J.，单层上皮的不稳定性：绒毛和隐窝的形状和结构，物理学。修订稿。，107, 7, 078104-5 (2011)
[30] 尼尔森，M。；霍华德，D。；Jensen，O。；金·J。；Rose，F。；Waters，S.，生长诱导的上皮层屈曲，Biomech。国防部。机械双醇。，10, 6, 883 (2011)
[31] 汤普森，D.，《成长与形式》（1942），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社·Zbl 0063.07372号
[32] Taber，L.，生长、重塑和形态发生的生物力学，应用。机械。修订版，48487（1995）
[33] 考克斯·R。；Peacock，M.，耳软骨生长速度场，J.Anat。，126, 555 (1978)
[34] 考克斯·R。；Peacock，M.，《弹性软骨的生长》，J.Anat。，128, 207 (1979)
[36] 罗德里格斯，E。；Hoger，A。；McCulloch，A.，软弹性组织中的应力依赖有限生长，J.Biomech。，27, 455 (1994)
[37] 斯卡拉克，R。；扎尔加扬，S。；Jain，R。；内蒂，P。；Hoger，A.，《体积增长的相容性和残余应力成因》，J.Math。《生物学》，34、8、889（1996）·Zbl 0858.92005号
[38] Humphrey，J.，软生物组织的连续生物力学，Proc。R.Soc.伦敦。A、 459，3（2003）·Zbl 1116.74385号
[39] Goriely，A。；Robertson-Tessi，M。；Tabor，M。；Vandiver，R.，弹性增长模型，应用。最佳。，102, 1 (2008) ·Zbl 1382.92184号
[40] von Kármán，T.，Festigkeits problem im maschinenbau，Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften，311（1910）
[41] von Kármán，T.，工程师致力于解决非线性问题，布尔。美国数学。《社会学杂志》，46，8，615（1940）
[42] 豪厄尔，P。；Kozyreff，G.等人。；Ockendon，J.，《应用固体力学》（2009），剑桥大学出版社·Zbl 1153.74003号
[43] 潘普洛纳，D。；卡拉丁，C.，《轴对称脂质体的力学》，J.Biomech。工程，115149（1993）
[44] Parker，K。；Winlove，C.，《具有可渗透、恒面积膜的球形囊泡的变形：对红细胞的应用》，Biophys。J.，77，3096（1999）
[45] 普雷斯顿，S。；Jensen，O。；Richardson，G.，轴对称囊泡在压缩下的屈曲：剪切阻力的影响，夸特。J.机械。申请。数学。，61, 1, 1 (2008) ·Zbl 1135.74016号
[46] Reboux，S。；Richardson，G。；Jensen，O.，《高抗剪切囊泡屈曲的渐近分析》，《欧洲应用杂志》。数学。，20, 6, 479 (2009) ·Zbl 1406.74257号
[47] 德沃，J。；Ben Amar，M.，分层组织的局部生长，IMA J.Appl。数学。，75, 571 (2010) ·Zbl 1425.74322号
[48] 奥多利，B。；Boudaoud，A.，与柔顺基底结合的刚性膜的屈曲——第一部分：公式化，圆柱形图案的线性稳定性，二次分叉，J.Mech。物理学。固体，56，2401（2008）·Zbl 1171.74349号
[49] 苏丹，E。；Boudaoud，A.，膨胀的薄凝胶层与柔顺基底结合的屈曲，J.Appl。机械。，75, 051002-1 (2008)
[50] Coman，C.，《局部弹性屈曲：非线性与不均匀性》，IMA J.Appl。数学。，75, 461 (2010) ·Zbl 1375.74037号
[51] Bilbao，S.，动力von-karman板方程的一类保守有限差分格式，Numer。方法部分差异。等于。，24, 1, 193 (2008) ·Zbl 1128.74048号
[53] Leriche，大肠杆菌。；拉布罗斯，G.，平方域中的斯托克斯本征模和流函数-危险相关性，J.计算。物理。，200, 489 (2004) ·兹比尔1115.76319
[54] Hoyle，R.，《模式形成：方法导论》（2006），剑桥大学出版社·Zbl 1087.00001号
[55] 威尔斯，R。；Discher，D。；弹性，矩阵；张力、细胞骨架和TGF-（β）：不溶性和可溶性相遇，科学。信号，1，10（2008）
[56] 艾弗里，A。；Paraskeva，C。；霍尔，P。；弗兰德斯，K。；孢子，M。；Moorghen，M.，TGF-（β）在人类结肠中的表达：沿着隐窝上皮的差异免疫染色，英国癌症杂志，68，137（1993）
[57] 李，M。；Dunn，J。；Wu，B.，间接三维打印支架制造，生物材料，26，20，4281（2005）
[58] Wang，L。；Murthy，S。；福勒，W。；Barabino，G。；Carrier，R.，微观仿生地形图对肠上皮Caco-2细胞表型的影响，生物材料，30，36，6825（2009）
[60] 刷子，D。；Almroth，B.，《钢筋、板和壳的屈曲》（1975年），McGraw-Hill:McGraw-Hill纽约·Zbl 0352.73040号
[61] Arfken，G。；韦伯，H.，《物理学家的数学方法》（2005），爱思唯尔·Zbl 1066.00001号
[62] 爱德华兹，C。；美国施瓦兹，《收缩细胞层中的力定位》，《物理学》。修订稿。，107, 128101, 5 (2011)
[63] 德沃，J。；Ciarletta，P。；Ben Amar，M.，《薄超弹性板的形态发生：Föppl-von-Kármán极限生物生长的本构理论》，J.Mech。物理学。固体，57，458（2009）·Zbl 1170.74354号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。