基于复合双层模型的生物膜褶皱特性研究

《Journal of Basic Microbiology》：Characterization of Biofilm Wrinkles Based on the Composite Bilayer Model

生物膜力学稳定性研究中提出简化双层模型，基于四层模型简化，忽略顶层并将中间层与基底层视为串联弹簧系统。通过有限元素分析模拟生物膜皱纹弯曲行为，发现弹性模量比(Ef/Es)和生物膜厚度(h)显著影响皱纹波长和临界应力，并在低、中、高琼脂基底区域II和III的皱纹形态变化进行模拟验证，为理解生物膜力学行为提供新视角。

　　

摘要

研究生物膜的机械稳定性在生物医学和环境工程领域具有重要意义。在本文中，我们提出了一个创新的简化双层模型，该模型是基于复杂的四层模型进行简化得到的。我们通过忽略生物膜的最顶层，并将中间层和基底层视为串联连接的弹簧系统来简化模型并降低计算复杂性。在有限元分析中，我们使用简化的双层模型来模拟生物膜皱褶的弯曲行为，并研究了弹性模量比（Ef/Es）和生物膜厚度（h）对生物膜皱褶及临界应力（$$）的影响。我们模拟了生物膜在三种低、中、高琼脂基底上II区和III区的皱褶形态变化，并将模拟得到的皱褶波长与实验数据进行比较以进行验证，从而为理解生物膜的机械行为提供了新的视角。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

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