Um novo modelo computacional desenvolvido por pesquisadores do The City College de New York e Yale dá uma imagem mais clara da estrutura e da mecânica do soft, células que mudam de forma que podem fornecer uma melhor compreensão do crescimento do tumor cancerígeno, cicatrização de feridas, e desenvolvimento embrionário.

Mark D. Shattuck, professor de física do Instituto Benjamin Levich do City College, e pesquisadores de Yale desenvolveram o novo modelo computacional eficiente. Ele permite que as partículas simuladas mudem de forma de forma realista, enquanto conserva o volume durante as interações com outras partículas. Seus resultados aparecem na última edição do Cartas de revisão física .

Desenvolvendo simulações de computador de partículas, como grãos de areia e rolamentos de esferas, é simples porque eles não mudam de forma prontamente. Fazer o mesmo para células e outras partículas deformáveis ​​é mais difícil, e os modelos computacionais que os pesquisadores usam atualmente não capturam com precisão como as partículas moles se deformam.

O modelo computacional desenvolvido por Shattuck e investigador principal de Yale, Corey O'Hern, rastreia pontos nas superfícies de células poligonais. Cada ponto da superfície se move de forma independente, de acordo com seus arredores e partículas vizinhas, permitindo que a forma da partícula mude. É mais exigente computacionalmente do que as simulações atuais, mas necessário modelar corretamente a deformação das partículas.

"Agora temos um modelo computacional preciso e eficiente para investigar o quão discreto, pacote de partículas deformáveis, "Shattuck disse. Também permite que os pesquisadores ajustem facilmente as interações célula-célula, considere o movimento dirigido, e pode ser usado para sistemas 2-D e 3-D.

Um resultado inesperado do modelo mostra que as partículas deformáveis ​​devem se desviar de uma esfera em mais de 15% para preencher completamente um espaço.

"Em nosso novo modelo, se nenhuma pressão externa for aplicada ao sistema, as partículas são esféricas, "O'Hern disse." À medida que a pressão aumenta, as partículas deformam, aumentando a fração de espaço que ocupam. Quando as partículas preenchem completamente o espaço, eles ficarão 15% deformados. Quer sejam bolhas, gotas, ou células, é um resultado universal para soft, sistemas de partículas. "

Entre outras aplicações, esta tecnologia pode dar aos pesquisadores uma nova ferramenta para examinar como os tumores cancerosos metastatizam. "Agora podemos criar modelos realistas do empacotamento de células em tumores usando simulações de computador, e fazer perguntas importantes, como se uma célula de um tumor precisa mudar sua forma para se tornar mais capaz de se mover e, eventualmente, deixar o tumor. "