細胞是一種活性軟材料，表現出兼具固體彈性和流體粘性的力學特性。諸多實驗表明，在較低的頻率范圍內，細胞的復模量是關于頻率的弱冪律形式。然而，隨著頻率的進一步增加，細胞的復模量與頻率之間的弱冪律關系被打破，耗能模量對頻率的依賴高于儲能模量。目前，關于細胞的粘彈性力學響應的研究主要考慮其在階躍應力下的蠕變響應、階躍應變作用下的松弛響應以及其在低頻情況下的復模量變化，針對細胞高頻下的粘彈性力學響應研究較少。此外，細胞在低頻和高頻下粘彈性力學響應的差異以及其潛在的形成機制尚不清楚。

為了探究細胞在不同頻率尺度下的流變學行為，西安交通大學徐光魁教授團隊通過考慮細胞骨架的多級結構特征，建立了細胞的自相似多級結構模型。結合實驗結果發現，在低頻率下，細胞的儲能模量和耗能模量均表現出對頻率的弱冪律依賴性；在高頻下，儲能模量近似為常數，而耗能模量與頻率成線性關系。此外，自相似多級結構模型的轉折頻率可以描述不同細胞狀態或類型的粘彈性力學響應差異，還可以定量地表征惡性腫瘤細胞與健康細胞的差異。

研究成果以《頻率依賴的細胞標度律流變學轉變特性》（Frequency-dependent transition in power-law rheological behavior of living cells）為題近日在線發表在《科學進展》（Science Advances）上。

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關鍵詞： 粘彈性力學 多級結構 給予處理