王启轩;汉斯·奥特默。 低雷诺数下变形虫游泳的计算分析。 （英语） Zbl 1341.92011年 数学杂志。生物。 721893-1926年第7期（2016）. 摘要：最近的实验工作表明，真核细胞可以在液体中游泳，也可以在底物上爬行。我们调查了盘状网柄菌阿米巴虫游动时，会在前部形成移动的突起并向后传播。在我们的模型中，我们规定了游泳池表面的速度，并使用复杂分析技术开发了二维模型，使我们能够研究流体-细胞相互作用。与所用突出物近似的形状盘状网柄菌可以通过Schwarz-Christoffel变换生成，然后将斯托克斯流态中游泳运动员的边值问题简化为单位圆盘边界上的积分方程。我们分析了几种游泳品种的游泳特征盘状网柄菌并讨论细胞体的细长度和突起的形状如何影响这些细胞的游动。研究结果可为设计低雷诺数游泳模型提供指导。 引用于4文件 MSC公司： 92立方厘米 生物力学 76Z10号 水和空气中的生物推进 2008年9月 生物学问题的计算方法 关键词：低雷诺数游泳;自推进;变形虫游泳;转移;机器人游泳运动员 软件：克里斯托费尔;SC工具箱 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{Q.Wang}和\textit{H.G.Othmer}，J.数学。生物学72，第7期，1893-1926（2016；Zbl 1341.92011） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Ahlfors LV（1978）复杂分析。McGraw-Hill，纽约 [2] Avron JE、Gat O、Kenneth O（2004）《低雷诺数下的最佳游泳》。物理评论稿93（18）：186001·doi:10.1103/PhysRevLett.93.186001 [3] Bae AJ，Bodenschatz E（2010）《网柄菌阿米巴的游动》。《国家科学院院刊》107（44）：E165·doi:10.1073/pnas.1011900107 [4] Barry NP，Bretscher MS（2010）网柄菌变形虫和中性粒细胞可以游泳。国家科学院院刊107（25）：11376·doi:10.1073/pnas.1006327107 [5] Berg HC，Anderson RA（1973），细菌通过旋转鞭毛丝游泳。自然245（5425）：380-382·数字对象标识代码：10.1038/245380a0 [6] BinaméF，Pawlak G，Roux P，Hibner U（2010）《细胞运动的动力：自发细胞运动的需求和障碍》。摩尔生物系统6（4）：648-661·doi:10.1039/b915591k [7] Blaser H、Reichman-Fried M、Castanon I、Dumstrei K、Marlow FL、Kawakami K、Solnica-Krezel L、Heisenberg CP、Raz E（2006）斑马鱼原始生殖细胞的迁移：肌球蛋白收缩和细胞质流动的作用。开发单元11（5）：613-627·doi:10.1016/j.devcel.2006.09.023 [8] Bouffanais R、Sun J、Yue DK（2013）《细胞定向机械传感的物理限制》。物理版E 87（5）：052716·doi:10.1103/PhysRevE.87.052716 [9] Chambrion T，Munnier A（2011），流体中自推进形状变化物体的运动和控制。非线性科学杂志21（3）：325-385·Zbl 1222.74019号 ·doi:10.1007/s00332-010-9084-8 [10] Cherman A、Delgado J、Duda F、Ehlers K、Koiller J、Montgomery R（2000），二维低雷诺数游泳。汉密尔顿系统赛莱斯特机械（Pátzcuaro，1998）6:32-62·兹比尔0999.76147 [11] Cima JA、Matheson AL、Ross WT（2006）《柯西变换》，第125卷。美国数学学会·Zbl 1096.30046号 [12] Danuser G，Allard J，Mogilner A（2013）真核细胞迁移的数学建模：实验之外的见解。年度收入细胞开发生物29:501-528·doi:10.1146/annurev-cellbio-101512-122308 [13] Diz-Muñoz A、Krieg M、Bergert M、Ibarlucea-Benitez I、Muller DJ、Paluch E、Heisenberg CP（2010）《通过膜-皮层连接控制体内定向细胞迁移》。《公共科学图书馆·生物》8（11）：e1000544·doi:10.1371/journal.pbio.1000544 [14] Driscoll T，Trefethen L（2002）Schwarz-Christoffel映射，ser。剑桥大学出版社，剑桥，剑桥应用计算数学专著·Zbl 1003.30005号 ·doi:10.1017/CBO9780511546808 [15] England AH（2012）弹性力学中的复杂变量方法。纽约Courier Corporation·Zbl 0222.73017号 [16] Fackler OT，Grosse R（2008）通过质膜起泡的细胞运动。细胞生物学杂志181（6）：879·doi:10.1083/jcb.200802081 [17] Gibbons I（1981）真核生物的纤毛和鞭毛。细胞生物学杂志91（3）：107s-124s·doi:10.1083/jcb.91.3.107s [18] Greengard L、Kropinski MC、Mayo A（1996）平面内Stokes流和各向同性弹性的积分方程方法。计算机物理杂志125（2）：403-414·Zbl 0847.76066号 ·doi:10.1006/jcph.1996.0102 [19] Herant M，Dembo M（2010）细胞运动的形式和功能：从成纤维细胞到角质细胞。生物物理学J 98（8）：1408·doi:10.1016/j.bpj.2009.12.4303 [20] Insall RH，Machesky LM（2009）《前沿的肌动蛋白动力学：从简单机械到复杂网络》。开发单元17（3）：310-322·doi:10.1016/j.devcel.2009.08.012 [21] Ishimoto K（2013）在非定常斯托克斯流中的球形蠕动游泳运动员。流体力学杂志723:163-189·Zbl 1287.76254号 ·doi:10.1017/jfm.2013.131 [22] Ishimoto K，Gaffney EA（2014），球形蠕动器的游泳效率：超越Lighthill理论。物理版E 90（1）：012704·doi:10.1103/PhysRevE.90.012704 [23] Kelly SD（1998）机器人运动的力学和控制及其在水上交通工具中的应用。加州理工学院博士论文·Zbl 1416.76216号 [24] Kelly SD，Murray RM（2000）为控制建立有效的鱼形游泳模型。国际J鲁棒非线性控制10（4）：217-241·Zbl 1047.93501号 ·doi:10.1002/（SICI）1099-1239（20000415）10:4<217:：AID-RNC469>3.0.CO；2倍 [25] Keren K，Theriot JA（2008）鱼类上皮性角膜细胞中基于肌动蛋白的细胞运动的生物物理方面。In：细胞运动，第31-58页 [26] Kropinski M（1999）蠕变流动中粒子模拟的积分方程方法。计算数学应用38（5）：67-87·Zbl 0970.76075号 ·doi:10.1016/S0898-1221（99）00215-1 [27] Kropinski MCA（2001）研究二维蠕动流中界面运动的有效数值方法。计算物理杂志171（2）：479-508·Zbl 1047.76572号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6787 [28] Kropinski M（2002）蠕变流动中多个无粘界面的数值方法。计算物理杂志180（1）：1-24·Zbl 1130.76391号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6953 [29] Kropinski MCA，Lushi E（2011），二维斯托克斯流中多表面活性剂包覆气泡的高效数值方法。计算机物理杂志230（12）：4466-4487·Zbl 1416.76216号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.02.019 [30] Lämmermann T、Bader BL、Monkley SJ、Worbs T、Wedlich-Söldner R、Hirsch K、Keller M、Förster R、Critchley DR、Fässler R等人（2008）通过整合素非依赖性流动和挤压实现白细胞的快速迁移。性质453（7191）：51-55·doi:10.1038/nature06887 [31] Lauga E，Powers TR（2009）《游泳微生物的流体动力学》。代表程序物理72:096601·doi:10.1088/0034-4885/72/9/096601 [32] Lowe G，Meister M，Berg HC（1987）游泳细菌鞭毛束的快速旋转。《自然》325:637-640·数字对象标识代码：10.1038/325637a0 [33] Mantzaris N，Webb S，Othmer HG（2004）肿瘤诱导血管生成的数学模型。数学生物学杂志49:111-187·Zbl 1109.92020号 ·doi:10.1007/s00285-003-0262-2 [34] Martins GG，Kolega J（2006），三维胶原基质中的内皮细胞突起和迁移。细胞运动细胞骨架63（2）：101-115·doi:10.1002/cm.20104 [35] Maugis B，Brugues J，Nassoy P，Guillen N，Sens P，Amblard F（2010），细胞内压力的动态不稳定性驱动基于气泡的运动。细胞科学杂志123（22）：3884-3892·doi:10.1242/jcs.065672 [36] Muskhelishvili N（2013）弹性数学理论的一些基本问题。施普林格，荷兰 [37] Paluch E、Piel M、Prost J、Bornens M、Sykes C（2005），皮层肌动球蛋白断裂触发细胞和细胞碎片的形状振荡。生物物理学杂志89:724-733·doi:10.1529/biophysj.105.060590 [38] Pozrikidis C（1992）线性粘性流的边界积分和奇异性方法。剑桥大学出版社·Zbl 0772.76005号 ·doi:10.1017/CBO9780511624124 [39] Purcell E（1977）低雷诺数下的寿命。《美国物理学杂志》45:3-11·数字对象标识代码：10.1119/1.10903 [40] Renkawitz J，Sixt M（2010）间质白细胞迁移过程中力的产生和传递机制。EMBO代表11（10）：744-750·doi:10.1038/embor.2010.147 [41] Renkawitz J、Schumann K、Weber M、Lämmermann T、Pflicke H、Piel M、Polleux J、Spatz JP、Sixt M（2009）变形虫细胞迁移中的自适应力传输。《自然细胞生物学》11（12）：1438-1443·doi:10.1038/ncb1992 [42] Rubinstein B、Fournier MF、Jacobson K、Verkhovsky AB、Mogilner A（2009），跛足型角膜细胞中肌动蛋白粘弹性流动。生物物理学J 97（7）：1853-1863·doi:10.1016/j.bpj.2009.07.020 [43] Salbreux G、Joanny JF、Prost J、Pullarkat P（2007）非粘附性成纤维细胞的形状振荡。物理生物学4:268-284·doi:10.1088/1478-3975/4/4/004 [44] Shapere A，Wilczek F（1989年A），低雷诺数下的自脉动效率。流体力学杂志198:587-599·Zbl 0674.76115号 ·doi:10.1017/S0022112089000261 [45] Shapere A，Wilczek F（1989年b），低雷诺数下的自脉动几何。流体力学杂志198:557-585·Zbl 0674.76114号 ·doi:10.1017/S002211208900025X [46] Sheetz MP、Felsenfeld D、Galbraith CG、Choquet D（1999）《细胞迁移五步循环》。生物化学学会65:233-243 [47] Sleigh MA、Blake JR、Liron N（1988）纤毛推动粘液。Am Rev Respir Dis公司137（3）：726-741·doi:10.1164/ajrccm/1373.726 [48] Sokhotskii Y（1873）关于定积分和级数展开中使用的函数。圣彼得堡 [49] Suarez S，Pacey A（2006），女性生殖道中的精子运输。人类繁殖更新12（1）：23-37·doi:10.1093/humupd/dmi047 [50] Van Haastert PJM（2011）变形虫细胞利用突起行走、滑翔和游泳。公共科学图书馆One 6（11）：e27532·doi:10.1371/journal.pone.0027532 [51] Wang S，Ardekani A（2012），小型生物的不稳定游泳。流体力学杂志702:286-297·Zbl 1248.76171号 ·doi:10.1017/jfm.2012.177 [52] Wolgemuth CW，Stajic J，Mogilner A（2011）最小模型揭示的稳定细胞运动的冗余机制。生物物理学J 101（3）：545-553·doi:10.1016/j.bpj.2011.06.032 [53] Yoshida K，Soldati T（2006）变形虫运动分为两种不同的机械模式。细胞科学杂志119:3833-3844·doi:10.1242/jcs.03152 [54] Younes L（2010）《形状和微分形态》，第171卷。柏林施普林格·Zbl 1205.68355号 [55] Zatulovskiy E，Tyson R，Bretschneider T，Kay RR（2014），网柄菌细胞的Bleb-driven趋化性。细胞生物学杂志204（6）：1027-1044·doi:10.1083/jcb.201306147 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。