Un modèle de calcul neuf développé par des chercheurs de l'université de ville de New York et de Yale donne une image plus claire de la structure et des mécanismes des cellules molles et forme-changeantes qui pourraient fournir une meilleure compréhension de croissance tumorale cancéreuse, de cicatrisation, et de développement embryonnaire.
Marquez D. Shattuck, professeur de la physique à l'institut de Benjamin Levich de l'université de ville, et les chercheurs chez Yale ont développé le modèle de calcul efficace neuf. Il permet aux particules simulées de se déformer normalement tout en économisant le volume pendant les interactions avec d'autres particules. Leurs résultats apparaissent dans la dernière édition des lettres matérielles de révision.
Développant le sur ordinateur des simulations des particules, telles que des textures de sable et des roulements à billes, est droit parce qu'elles ne se déforment pas promptement. Faire la même chose pour des cellules et d'autres particules déformables est plus difficile, et les modèles de calcul que les chercheurs emploient actuel ne captent pas exactement comment les particules molles déforment.
Le modèle de calcul développé par Shattuck et principal enquêteur de Yale, Corey O'Hern, suit des remarques sur les surfaces des cellules polygonales. Mouvements extérieurs de chaque remarque indépendamment, selon ses environs et particules voisines, permettant à la forme de la particule de changer. Elle exige plus de calcul que des simulations actuelles, mais nécessaire pour modéliser correctement la déformation de particules.
« Nous avons maintenant un modèle de calcul précis efficace pour vérifier comment les particules discrètes et déformables bourrent, » Shattuck avons dit. Il également permet à des chercheurs de régler facilement des interactions cellule-cellule, considère le mouvement dirigé, et peut être employé pour les deux 2D et systèmes 3D.
Un résultat inattendu du modèle prouve que les particules déformables doivent dévier d'une sphère par plus de 15% pour remplir complet espace.
« Dans notre modèle neuf, si aucune pression externe n'est appliquée au système, les particules sont sphériques, » O'Hern a dit. « À mesure que la pression est augmentée, les particules déforment, augmentant la fraction de l'espace qu'elles occupent. Quand les particules remplissent complet espace, elles seront 15% déformées. Si c'est des bulles, des gouttelettes, ou des cellules, c'est un résultat universel pour le doux, systèmes de particules. »
Entre d'autres applications, cette technologie peut donner à des chercheurs un outil neuf pour examiner comment les tumeurs cancéreuses métastasent. « Nous pouvons maintenant produire les modèles réalistes de l'emballage des cellules dans les tumeurs utilisant des simulations sur ordinateur, et posons des questions importantes comme si une cellule dans une tumeur doit changer sa forme pour devenir plus capable du mouvement et pour laisser éventuellement la tumeur. »