Un nuevo modelo computacional desarrollado por investigadores de The City College of New York y Yale ofrece una imagen más clara de la estructura y la mecánica de las células suaves que cambian de forma que podrían proporcionar una mejor comprensión del crecimiento de tumores cancerosos, la cicatrización de heridas y el embrióndesarrollo.
Mark D. Shattuck, profesor de física en el Instituto Benjamin Levich de City College e investigadores de Yale desarrollaron el nuevo modelo computacional eficiente. Permite que las partículas simuladas cambien de forma de manera realista mientras conservan el volumen durante las interacciones con otras partículas. Sus resultados aparecen en elúltima edición de Cartas de revisión física .
Desarrollar simulaciones por computadora de partículas, como granos de arena y cojinetes de bolas, es sencillo porque no cambian fácilmente de forma. Hacer lo mismo para las células y otras partículas deformables es más difícil, y los modelos computacionales que los investigadores usan actualmente no capturan con precisióncómo se deforman las partículas blandas
El modelo computacional desarrollado por Shattuck y el investigador principal de Yale, Corey O'Hern, rastrea puntos en las superficies de las células poligonales. Cada punto de la superficie se mueve independientemente, de acuerdo con su entorno y las partículas vecinas, permitiendo que la forma de la partículacambio. Es más exigente computacionalmente que las simulaciones actuales, pero es necesario modelar correctamente la deformación de partículas.
"Ahora tenemos un modelo computacional preciso y eficiente para investigar cómo se empacan las partículas discretas y deformables", dijo Shattuck. También permite a los investigadores ajustar fácilmente las interacciones célula-célula, considerar el movimiento dirigido y puede usarse para sistemas 2D y 3D.
Un resultado inesperado del modelo muestra que las partículas deformables deben desviarse de una esfera en más del 15% para llenar completamente un espacio.
"En nuestro nuevo modelo, si no se aplica presión externa al sistema, las partículas son esféricas", dijo O'Hern. "A medida que aumenta la presión, las partículas se deforman, aumentando la fracción de espacio que ocupan. Cuandolas partículas llenan completamente el espacio, se deformarán en un 15%. Ya sean burbujas, gotas o células, es un resultado universal para sistemas blandos de partículas ".
Entre otras aplicaciones, esta tecnología puede brindar a los investigadores una nueva herramienta para examinar cómo las metástasis de los tumores cancerosos ". Ahora podemos crear modelos realistas de la acumulación de células en tumores usando simulaciones por computadora, y hacer preguntas importantes como si una célula en unel tumor necesita cambiar su forma para ser más capaz de moverse y eventualmente abandonar el tumor "
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Materiales proporcionado por City College de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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