近日，中心本科生吴宇飞（第一作者）在卢天健教授和青年教师刘少宝（均为论文通讯作者）的共同指导下，其论文“Hydrostatic Pressure and Interfacial Tension Induced Mode Instability in Wave Propagation along a Liquid-filled Microtubule”被流体力学领域顶级期刊Physics of Fluids接收。
微管是细胞中由微管蛋白亚基（α，β及其亚型）组成的中空圆筒状结构，它们是参与细胞信号传导、细胞形态维持、细胞运输、细胞运动和细胞分裂的基本结构和功能单元。微管中波的传播在细胞功能以及工程应用中有着重要作用。在微管的尺度下，界面张力和静水压力对于微管中波的传播的影响不可忽视，但这两个量如何影响微管的频散关系仍是不清楚的。为了解决这个问题，我们基于Flügge壳体理论建立了一个考虑静水压和界面张力的模型（图1）。在这个模型的基础上，论文分别对轴对称波和非轴对称波进行了研究，发现无量纲界面张力和静水压之差对频散关系有着较大的影响。对于轴对称波，在不同的静水压下，随着界面张力的增大，所有模态的波速均增大。对于非轴对称波，随着界面张力的增大或静水压的减小，一阶模态的波速增加，但二，三阶模态的波速非单调变化。值得注意的是，无量纲静水压力（μ）和无量纲界面张力（λ）之差会导致模态不稳定。对于轴对称波，当|μ-λ|足够大时，第二阶模态会变得不稳定。对于非轴对称波，第一阶模态在|μ-λ|足够大时不稳定，而第二阶模态只在μ-λ为正且足够大时变得不稳定。这一理论有利于我们更好地理解细胞中环境对于信号传播的影响，且在微管的无损检测技术中有广泛的应用前景。
该论文的其他作者包括：博士生李墨筱、博士生殷俊。该工作得到了国家自然科学基金等的支持。
微管结构及受力示意图
论文连接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5144442
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