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Erschienen in: Acta Mechanica Sinica 2/2019

07.03.2019 | Research Paper

Diffusive–stochastic–viscoelastic model for specific adhesion of viscoelastic solids via molecular bonds

verfasst von: Kuncheng He, Long Li, Jizeng Wang

Erschienen in: Acta Mechanica Sinica | Ausgabe 2/2019

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Abstract

A diffusive–stochastic–viscoelastic model is proposed for the specific adhesion of viscoelastic solids via stochastically formed molecular bonds. In this model, it is assumed that molecular-level behaviors, including the diffusion of mobile adhesion molecules and stochastic reaction between adhesion molecules and binding sites, are Markovian stochastic processes, while the mesoscopic deformation of the viscoelastic media is governed by continuum mechanics. Systematic Monte Carlo simulations of this model are used to investigate how competition between the time scales of molecular diffusion, reaction, and deformation creep of the solids may influence the lifetime and dynamic strength of their adhesion. The results reveal that there exists an optimal characteristic time for molecular diffusion corresponding to the longest lifetime and greatest adhesion strength, which is in good agreement with experimentally observed characteristic time scales of molecular diffusion in cell membranes. In addition, the results show that the viscosity of the media can significantly increase the lifetime and dynamic strength, since deformation creep and stress relaxation can effectively reduce the concentration of interfacial stress and increase the rebinding probability of molecular bonds.

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Literatur
16.
Zurück zum Zitat Bartels, F.W., Baumgarth, B., Anselmetti, D., et al.: Specific binding of the regulatory protein ExpG to promoter regions of the galactoglucan biosynthesis gene cluster of Sinorhizobium meliloti-a combined molecular biology and force spectroscopy investigation. J. Struct. Biol. 143, 145–152 (2003). https://doi.org/10.1016/S1047-8477(03)00127-8 CrossRef Bartels, F.W., Baumgarth, B., Anselmetti, D., et al.: Specific binding of the regulatory protein ExpG to promoter regions of the galactoglucan biosynthesis gene cluster of Sinorhizobium meliloti-a combined molecular biology and force spectroscopy investigation. J. Struct. Biol. 143, 145–152 (2003). https://​doi.​org/​10.​1016/​S1047-8477(03)00127-8 CrossRef
60.
Zurück zum Zitat Van Kampen, N.G.: Stochastic Processes in Physics and Chemistry. North-Holland Personal Library, Amsterdam (1981)MATH Van Kampen, N.G.: Stochastic Processes in Physics and Chemistry. North-Holland Personal Library, Amsterdam (1981)MATH
Metadaten
Titel
Diffusive–stochastic–viscoelastic model for specific adhesion of viscoelastic solids via molecular bonds
verfasst von
Kuncheng He
Long Li
Jizeng Wang
Publikationsdatum
07.03.2019
Verlag
The Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanics; Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences
Erschienen in
Acta Mechanica Sinica / Ausgabe 2/2019
Print ISSN: 0567-7718
Elektronische ISSN: 1614-3116
DOI
https://doi.org/10.1007/s10409-019-00848-z

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