Un nuevo modelo computacional desarrollado por investigadores del City College de Nueva York y Yale ofrece una imagen más clara de la estructura y la mecánica de los células que cambian de forma que podrían proporcionar una mejor comprensión del crecimiento de tumores cancerosos, cicatrización de la herida, y desarrollo embrionario.

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 se conserva el volumen durante las interacciones con otras partículas. Sus resultados aparecen en la última edición de Cartas de revisión física .

Desarrollar simulaciones de partículas por computadora, como granos de arena y cojinetes de bolas, es sencillo porque no cambian de forma fácilmente. Hacer lo mismo con las células y otras partículas deformables es más difícil, y los modelos computacionales que los investigadores utilizan actualmente no capturan con precisión cómo se deforman las partículas blandas.

El modelo computacional desarrollado por Shattuck e investigador principal de Yale, Corey O'Hern, rastrea puntos en las superficies de celdas poligonales. Cada punto de la superficie se mueve de forma independiente, de acuerdo con su entorno y partículas vecinas, permitiendo que la forma de la partícula cambie. Es más exigente computacionalmente que las simulaciones actuales, pero necesario para modelar correctamente la deformación de las partículas.

"Ahora tenemos un modelo computacional preciso y eficiente para investigar cuán discretos, paquete de partículas deformables, ", Dijo Shattuck. También permite a los investigadores ajustar fácilmente las interacciones célula-célula, considere el movimiento dirigido, y se puede utilizar para sistemas 2-D y 3-D.

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, "O'Hern dijo." A medida que aumenta la presión, las partículas se deforman, aumentando la fracción de espacio que ocupan. Cuando las partículas llenen completamente el espacio, se deformarán en un 15%. Ya sean burbujas gotas, o celdas, es un resultado universal para soft, sistemas de partículas ".

Entre otras aplicaciones, esta tecnología puede brindar a los investigadores una nueva herramienta para examinar cómo se metastatizan los tumores cancerosos. "Ahora podemos crear modelos realistas del empaquetamiento de células en tumores mediante simulaciones por computadora, y hacer preguntas importantes, como si una célula de un tumor necesita cambiar su forma para volverse más capaz de moverse y, finalmente, abandonar el tumor ".