An equilibrium double-twist model for the radial structure of collagen fibrils
Notice bibliographique
Résumé
Mammalian tissues contain networks and ordered arrays of collagen fibrils originating from the periodic self-assembly of helical 300 nm long tropocollagen complexes. The fibril radius is typically between 25 to 250 nm, and tropocollagen at the surface appears to exhibit a characteristic twist-angle with respect to the fibril axis. Similar fibril radii and twist-angles at the surface are observed in vitro, suggesting that these features are controlled by a similar self-assembly process. In this work, we propose a physical mechanism of equilibrium radius control for collagen fibrils based on a radially varying double-twist alignment of tropocollagen within a collagen fibril. The free-energy of alignment is similar to that of liquid crystalline blue phases, and we employ an analytic Euler-Lagrange and numerical free energy minimization to determine the twist-angle between the molecular axis and the fibril axis along the radial direction. Competition between the different elastic energy components, together with a surface energy, determines the equilibrium radius and twist-angle at the fibril surface. A simplified model with a twist-angle that is linear with radius is a reasonable approximation in some parameter regimes, and explains a power-law dependence of radius and twist-angle at the surface as parameters are varied. Fibril radius and twist-angle at the surface corresponding to an equilibrium free-energy minimum are consistent with existing experimental measurements of collagen fibrils. Remarkably, in the experimental regime, all of our model parameters are important for controlling equilibrium structural parameters of collagen fibrils.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».