细胞运动的流体动力学
The Fluid Dynamics
of Cell Motility
作者：Eric Lauga
出版社：Cambridge Press
索书号：Q2-32 /L374 /2020/Y
ISBN：9781316626702
藏书地点：武大外教中心
生物流体力学主要研究动物和人体内循环、呼吸系统的生理流体（如血液、气体、尿液、淋巴液和其他体液等）的流体力学问题。力学研究方向侧重于生物心血管系统、消化呼吸系统、泌尿系统、内分泌以及游泳、飞行等与水动力学、空气动力学、边界层理论和流变学有关的力学问题。其次还包括植物生理流动、动物运动中的流体力学问题、人工脏器中的流体力学问题以及生物技术（如生物反应器）中的流体力学问题等。
液体流动导致的流体剪应力是细胞周围力学微环境的重要因素之一，人们已经发现其可以调控骨组织细胞和血液细胞的增殖，凋亡，分化和迁移等生物学过程。但是，由于人体生理结构比较复杂，直接观察液体流动与细胞生物学行为之间的关系非常困难，因此体外细胞力学加载成为主要的细胞力学实验手段，但目前的细胞流体力学实验技术都存在不同程度的缺点。另外，液体流动作用下细胞的力学特性会发生变化，进而也会影响细胞的结构和功能。因而，建立准确描述液体流动作用下细胞力学性质的理论模型成为评估不同种类细胞功能乃至发展疾病快速诊断技术的前提和基础。
生物流体力学研究主体是心血管系统的流体力学问题，它将力学的理论和方法与生理学、医学的原理和方法有机的结合起来，力图用力学的理论和方法来解释和分析生物体所呈现的各类生理现象，阐明血液流动的基本规律及某些心血管疾病对血液流动的可能影响，以便为心血管疾病的诊断和防治提供帮助。由于血液循环对维持人的生命至关重要，因心血管系统疾病而死亡的人数在死亡总数中占有相当大的比例，因此，心血管流体力学已经成为生物流体力学乃至生物力学发展研究中最为活跃的一支。
血液是由红细胞、白细胞、血小板和血浆组成的，红细胞是影响血液流变特性的主要物质。从流体力学观点来看，血液是有形元素（主要是红细胞）和血浆组成的多相系统。当流场特征尺度（如血管直径）远大于有形元素尺度（红细胞直径）时，可以看做均质的连续介质。其流变行为取决于各相的物性及相互作用。静止状态的血液微结构中红细胞串联排列，并形成网络结构，当切应力高于网络结构的强度时，网络遭到破坏，血液才会流动，当流动切变率较低时，红细胞依然成串结合，产生红细胞聚集现象。血液流动时，红细胞会发生变形，尤其是通过狭窄血管时明显。在流动中，红细胞除了和血浆一起平均运动外，还有相对于血浆的运动，包括移动、转动和布朗运动，这样的相互运动引起了细胞与血浆之间的相互作用，从而影响了血液的宏观力学性质。动脉和静脉血管由内、中、外三层构成。内层由内皮细胞核基质膜构成；中层可分为若干同心弹性的薄层，对于大动脉，层数随壁厚增加，在小动脉中弹性蛋白减少。血管材料的力学性质不仅反映血流流动理论，而且还对血管、血液疾病如动脉粥样硬化造成影响。血液循环的生理作用在于和各组织进行物质交换，以维持生命，这种交换作用主要通过血管壁进行，它和管内血液流动特性密切相关，对于微循环系统而言，更加重要。无论对于心脏输出功能，还是血液-组织传质过程，或者循环系统的控制、调节，微循环流体运动规律的研究均至关重要。血液中红细胞与壁面的相互作用，以及剪切流中红细胞之间的相互作用，血液不能看做均匀的连续介质，必须考虑红细胞的因素，当做具有微结构的连续介质，或两相悬浮系统处理，这种模拟颗粒与液体相互作用的研究方式是流体动力学理论的生物学应用。
《细胞运动的流体动力学》一书于2020年由Cambridge Press出版社出版。编者为Eric Lauga。作者希望这本书能为学习细胞流体力学知识的学者或研究员提供基本信息，帮助人们全面了解该领域的重点内容。
本书作为研究细胞流体力学的专业书记，内容专业详实，语言浅显易懂，除此之外还有以下特点：
1、本书不仅介绍了细胞流体力学，还结合具体实例的应用，如血液细胞与精细胞实际在流体中的运动规律，使读者能够更加全面的了解该领域的专业知识。
2、索引文献丰富，证明了这本书的知识性，真实性。而且，这些索引文献绝大部分都是最新研究，让读者全面了解该领域的前沿进展。
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4、本书最鲜明的特点就是图片生动形象，语言浅显易懂，语言介绍的同时，附上可以说明问题的图片，使得细胞流体力学相关专业知识变得简单易读，对初学者有很大的帮助。
本书目录
1. 生物学背景
2. 微观运动的流体动力学
3. 波浪板模型
4. 蠕动模型
5. 鞭毛和粘性推进物理学
6. 细长丝的流体力学
7. 真核生物鞭毛的挥动
8. 细菌鞭毛丝的旋转
9. 细胞诱导的流动和应力
10. 在流体中游动的细胞
11. 自推进和表面
12. 水动力同步
13. 扩散和嘈杂的游动
14. 集体运动的流体动力学
15. 复杂流体中的运动和运输
兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生