研究人员开发理论框架解释成长物体对周围限制的反应和互动

根据发表在《固体力学和物理学杂志》上的研究报告，生物膜采用了优化其形状的生长路径，以应对限制和周围凝胶的损坏。由于这项研究，软物质中的包容问题，如凝胶、软体机器人中使用的弹性体、生物膜、细胞在组织中如何互动，现在都可以得到解决。研究人员希望更多地了解生物膜是如何生长的，因为它们可能导致抗生素耐药性和船只及水过滤系统的机械污损。但这项研究结果也适用于各种封闭的生长情况，从金属合金内部形成的沉淀物到肺部生长的肿瘤。

科学家们研究密闭体或包裹体的生长和环境应力之间的相互作用已有70年。这些研究使用一个线性框架来理解这种关系，生长体对其约束边界施加的力越大，这些边界经历的位移就越大。但现实世界中材料的行为要复杂得多，在成长中的身体的推动下，限制性边界可能抵制位移，也可能崩溃。这种关系总是在不断变化，因为包容物不断变化的形状与它所包围的材料不断变化的反应相互作用。

科学家们专门研究了固体材料中的这些非线性效应。研究人员开发的非线性包涵体理论预测，包涵体的形状因其生长环境的不同而存在明显差异。在生物膜的情况下，当周围的材料较硬时，细菌形成了一个扁球形或平滑的球体，而不是一个规则的球体。这些实验和理论是一个起点。例如，研究人员还对他们的理论如何解释营养物质在生长系统中的扩散方式感到好奇，以及这是否可以向我们更好地解释约束和生长本身之间的耦合等等。

研究人员表示，了解包裹体如何生长。它们如何以及为什么停止生长，或者它们如何在其周围的身体中造成损害，对于解决肿瘤生长问题可能很重要。该理论也可以应用于金属加工，以更好地控制金属中沉淀物的生长和产生的应力，从而创造出具有不同特征的合金。

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研究人员开发理论框架解释成长物体对周围限制的反应和互动

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