مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر انحنای ذاتی و هیئت اولیه غشاء بر تکامل شکل وزیکول دوفازی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در تحقیق پیش‌رو وابستگی تغییر شکل وزیکول‌های با غشای دولایه چربی به هیئت اولیه و انحنای ذاتی (عدم تقارن موضعی تک لایه‌ها) بررسی‌شده است. ازآنجایی‌که مدل‌سازی تکاملی به‌عنوان تعمیم و معیار ارزیابی روش‌های تعادلی مطرح هست، از مدل تکاملی استفاده‌شده که بر اساس تعادل بین نیروی حاصل از پتانسیل خمشی غشاء و نیروی موضعی اصطکاک سیال محیطی در هر دامنه توسعه‌یافته و در آن از اثرات اینرسی غشا صرف‌نظر شده است. پارامترهای مهمی مثل نسبت اندازه هر فاز و نیز اثر حضور پروتئین‌ها در قالب ترکیبات مختلف انحنای ذاتی در هر دو دامنه مطالعه شده است. شرایط اولیه فرض شده، شامل شکل‌های ساده‌ای چون دمبلی، مقعرالطرفین و کروی تخت است که معمولاً وزیکول‌ها به این شکل‌ها در وضعیت‌های آزاد مشاهده‌شده‌اند. برای ارزیابی نتایج به‌دست‌آمده از مشاهدات آزمایشگاهی که پیش‌ازاین منتشرشده، استفاده‌شده است. وضعیت‌هایی از وزیکول‌های همگن و دوفازی و گلبول قرمز تحت اثر انواع مکانیسم‌های القای انحنای ذاتی مانند جنس غشاء، تغییرات غلظت محلول محیطی و پروتئین‌های غشایی مانند آلبومین در شباهت با نتایج شبیه‌سازی ریاضی ارائه گردیده‌اند. امکان تغییر شکل غشاء در اثر انحنای مثبت یا منفی و بروز پدیده‌های غشایی با هر شکل اولیه و توزیع انحنای ذاتی مختلف موردبحث قرارگرفته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of spontaneous curvature and membrane initial configuration on shape evolution of two-component vesicle

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Sahebifard
Alireza Shahidi
Saeed Ziaei-Rad
Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology
چکیده English

This article aims to study the effect of membrane initial configuration and the membrane spontaneous curvature (local asymmetry of layers) on the shape transformation of lipid bilayer vesicles. Since the evolutionary models are considered as a generalization to the equilibrium methods, the used model is developed based on the dynamic equilibrium between the membrane bending potential and the environmental fluid friction in each domain of two-phase vesicle. The effect of membrane inertia on the dynamics of the system is ignored. Key parameters are the size of each phase and different combinations of protein distribution as the local spontaneous curvature. Assumed initial conditions are simple shapes such as dumbbell, biconcave and oblate that free vesicles are usually visible in these shapes. Previously published experimental observations are used to evaluate the numerical results. Some situations of homogeneous and multi-phase vesicles and red blood cells under the influence of the spontaneous curvature induction mechanisms (for example the composition of the membranes, membrane proteins such as albumin, environmental solution concentration changes) are simulated and the results presented in details. The possibility of the membrane deformation and the relation of membrane phenomena with the primary form and various curvature distributions are discussed.

کلیدواژه‌ها English

Two-phase vesicle
Evolutionary model
Spontaneous curvature
Initial configuration
Membrane protein