مدلسازی رفتار مکانیکی میکروتوبول ها (ریزلوله ها) در سلول های زنده با استفاده از تیوری پوسته برشی مرتبه اول غیرمحلی

برای طراحی مدرن ماشین های کشاورزی، به منظور جلوگیری از آسیب های سلولی و بافتی به گیاهان و محصولات کشاورزی، نیازمند آن هستیم که رفتار مکانیکی سلول ها را مورد بررسی قرار دهیم. بدین منظور رفتار مکانیکی میکروتوبول ها (ریزلوله ها) که اصلی ترین واحد مقاومت مکانیکی دیواره های سلولی می باشند و دارای قطرهایی در ابعاد نانومتر و طول هایی در ابعاد میکرومتر می باشند، مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به ابعاد آنها، برای مدلسازی رفتار مکانیکی آنها نیازمند استفاده از تیوری های جدید حاکم بر رفتار ریز ساختارها، می باشیم. در این مقاله، رفتار کمانشی میکروتوبول های (MTs) پروتیینی تحت نیروهای محوری در یک سلول زنده، با استفاده از نظریه الاستیسیته غیر محلی برای درنظر گرفتن اثرات مقادیر مقیاس کوچک و نظریه ی الاستیسته گرتین- مرداخ برای درنظر گرفتن اثرات سطحی بر اساس مدل پوسته الاستیک ارتوتروپیک، مورد بررسی قرار می گیرد. تاثیرات محیط ویسکوالاستیک سیتوپلاسم اطراف میکروتوبول ها، با استفاده از مدل جامد خطی استاندارد (SLS) محاسبه می شود. نتایج بدست آمده از این تحقیق برای کمانش محوری میکروتوبول هایی که توسط پروتیین های ضمیمه با سایر میکروتوبول ها مرتبط شدند و میکروتوبول هایی که با ماده تاکسول تثبیت شده اند، با مقادیر بدست آمده از مشاهدات تجربی در منابع، مقایسه شده اند. نتایج نشان داد که مدل پوسته ارتوتروپیک ارایه شده با در نظرگرفتن هر دو اثر سطحی و غیر محلی، می تواند رفتار کمانشی میکروتوبول ها را با دقت بالایی توصیف کند.

کلیدواژه ها:

میکروتوبول (ریزلوله) ، رفتار مکانیکی ، تیوری الاستیسیته غیرمحلی