活性软组织的屈曲和折叠不仅是细胞适应拥挤环境的保护机制，而且是更好履行其生理学功能的重要途径，如大脑、小肠内壁等通过褶皱增加表面积来实现相应功能。现有的研究中，生物软组织的失稳研究通常被视为静态或准静态过程，但它们在较短时间尺度上对动态载荷的响应仍然难以捉摸。最近，一项有趣的实验表明，上皮组织作为一层薄的活性软组织，在动态压缩下表现出迥异于惰性材料的屈曲行为。首先，在高压缩应变率下，它经历了高阶(如三阶)屈曲模态[图1(a)]，这在软组织的静态力学研究中很少报道。其次，在一定的压应变范围内(ε≤0.35)，屈曲形态可以自发地恢复到平面状态，这是传统屈曲或后屈曲理论无法充分解释的[图1(b)]。第三，变平后，上皮组织呈现出一定的张力恢复，这与屈曲惰性材料也有很大不同。此外，上皮组织与细胞都表现出惊人的标度律流变响应特征。目前，动态载荷下细胞与软组织等活性生物材料的变形行为和力学机制，特别是在较短的时间尺度下，仍然知之很少。

图 1 不同应变率下上皮组织的高阶屈曲以及自发恢复的后屈曲行为。

图 2 上皮组织受压屈曲后的应力演化全过程。

高应变率下软组织的高阶屈曲行为

图 3 软组织屈曲模态与应变率的解析关系。

软组织自发恢复的后屈曲行为

图 4 软组织自发恢复过程中，变平时间与加载应变和应变率的解析关系。

图 5 软组织变平后主动张力的恢复比与加载应变的解析关系。

不同应变和应变率下的应力演化路径

图 6 大范围压应变和应变率下软组织形态演化的相图。

  以上研究成果以“Dynamic high-order buckling and spontaneous recovery of active epithelial tissues”为题于11月15日在线发表在固体力学旗舰期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》上。论文第一作者为西安交通大学航天航空学院多尺度力学-医学交叉实验室博士生王欢，通讯作者是西安交通大学徐光魁教授和清华大学冯西桥教授。

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022509623003009