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用于细菌生物膜的可调介观数值模型

Tunable mesoscopic numerical model for bacterial biofilms

J. Martin-Roca, B. Wu-Zhang, J. Oller, J. Ramirez, C. Valeriani

arXiv 2607.23677首次发表:更新:

AI 中文总结

该研究提出可调介观模型为细菌生物膜流变学计算提供基础,采用耗散粒子动力学框架与特定算法,明确纳入 EPS 基质内可逆交联,展现生物膜结构受聚合物间及与细菌交联竞争的影响,还提供最小模型助于理解竞争。

AI 中文摘要

我们提出了一个可调介观模型,为细菌生物膜未来的流变学计算提供基础,明确纳入细胞外聚合物(EPS)基质内的可逆交联。使用耗散粒子动力学框架结合受 Gillespie 启发的算法,聚合物与细菌之间的键动态形成和断裂,捕捉网络的内在演化性质。我们表明生物膜结构由聚合物 - 聚合物和聚合物 - 细菌交联之间的竞争决定,受结合能、连接体可用性和键刚度控制,并提供了一个有助于理解两者竞争的最小模型。

英文摘要

We present a tunable mesoscale model to provide a basis for future rheological calculations of of bacterial biofilms, explicitly incorporating reversible crosslinking within the extracellular polymeric substance (EPS) matrix. Using a Dissipative Particle Dynamics framework combined with a Gillespie-inspired algorithm, bonds between polymers and bacteria dynamically form and break, capturing the intrinsically evolving nature of the network. We show that biofilm structure is governed by a competition between polymer-polymer and polymer-bacteria crosslinks, controlled by binding energy, linker availability, and bond stiffness and provide a minimal model that helps to understand the competition between both species.

论文原文

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