细胞作为所有生命体最基本的组成单位,其力学性能的研究受到了广泛的关注,不同种类的细胞会对相同的外界刺激做出不同的响应,而某一类细胞处于正常状态或病变时对于外界的刺激也会做出不同的响应,细胞所具有的不同的结构或力学性能使得细胞在行使各自的生理功能时表现出相对固定的特点。因此,通过计算机仿真软件对复杂的细胞结构进行合理重建,研究和分析细胞的力学特性,合理预测细胞在外力作用下的变化,以工程研究方式为生命科学的实践探索提供理论依据是一种创新性的开拓。本文以小鼠胚胎成骨细胞MC3T3-E1为研究对象,主要研究内容包括以下几个方面。在对细胞模型搭建过程中涉及到的理论问题进行深入分析的基础上,结合细胞蛋白纤维网架体系中各组分的具体的性能参数,通过理论计算,得到了细胞模型的理论方程,并确定了仿真分析需要的边界条件和载荷约束。基于细胞蛋白纤维网架体系内各组分的实际性能参数,运用仿真分析软件MATLAB对细胞质膜的刚度特性进行分析,明确平面细胞模型的规模,生成模型微单元的内部元件,确定模型的内部结构,通过仿真得到了细胞质膜的弹性模量在不同条件下的变化趋势,分别从结合蛋白质的浓度、初始拉力,肌动蛋白丝的长度、浓度,肌动蛋白丝结合束的弧度、浓度进行分析,研究了各个因素对于细胞质膜刚度特性的影响规律。将搭建的细胞模型从平面状态推广至立体状态,对细胞质膜的刚度特性在肌动蛋白丝的长度、浓度,肌动蛋白丝结合束的弧度、浓度变化下的影响规律进行探究,同时将两类模型的数据进行对比,分析其计算结果的差异,发现在细胞内部肌动蛋白丝的浓度、肌动蛋白丝结合束的弧度、肌动蛋白丝结合束的浓度、肌动蛋白丝的长度对于细胞质膜的弹性模量的影响能力依次变小。运用NST-1400-10型细胞拉伸系统,在试验条件设置与仿真分析保持一致的情况下,对细胞内肌动蛋白丝结合束浓度变化引起的细胞刚度的变化情况进行测试,从细胞水平和分子水平进行分析,将试验得到的结论与仿真分析的结果进行对比,发现在外力作用下细胞质膜的刚度会随着肌动蛋白丝结合束的浓度增加发生先增大后减小的变化过程,验证了模型的正确性。