软弹性体特异性粘附的弹性-随机-扩散模型及其在细胞粘附力学机理研究中的应用

本项目基于细胞及其外基质均为软物质及粘附分子键可随机断开闭合并可沿细胞膜扩散移动这些基本事实，利用连续介质力学与统计热力学等手段建立了描述软弹性体间经由粘附分子簇特异性接触的定量理论框架。进一步基于该理论框架揭示出有关粘附界面形貌对粘附强度影响的定量关系；发现病毒或纳米颗粒通过受体介导内吞侵入细胞的多种新机制：首次指出细胞骨架的弹性性质对病毒入侵细胞的阻碍作用主要在于内吞后期，并揭示出几何尺寸与形状、接触角度、粘弹性性质、分子扩散等诸多因素对细胞内吞纳米颗粒（病毒）的影响规律。围绕决定细胞力学性质的骨架结构开展了连续介质结构力学与聚合物理论结合的定量建模研究：给出了多年来有关微管弯曲刚度不同实验测量值相差几个数量级问题的机理解释，发现了材料的奇异力学行为，解释了有关细胞生物学现象。针对研究中必然会涉及到的强非线性问题定量分析需求，基于小波理论这一先进数学工具，提出了一种非线性微分方程求解的封闭算法，并通过应用证实了所提出小波方法的优越性。