Şekil Değiştiren Hücrelerin Yapısı ve Mekaniği Görüntülendi

New York City College ve Yale Üniversitesi’nden araştırmacılar yeni bir hesaplama modeli geliştirerek kanserli tümör büyümesini, yara iyileşmesini ve embriyonik gelişimi daha iyi anlayabilmek adına yumuşak, şekil değiştiren hücrelerin yapısının ve mekaniğinin net bir görüntüsünü elde etmeyi başardılar.



City College Benjamin Levich Enstitüsü'nden fizik profesörü Mark D. Shattuck ve Yale Üniversitesi’nden araştırmacıların geliştirdiği bu yeni verimli hesaplama modeli, simüle edilmiş parçacıkların diğer parçacıklarla etkileşim sırasında hacimlerini korurken şekillerini gerçekçi olarak değiştirmelerini sağlıyor. 


Kum tanecikleri ve bilyeli rulmanlar gibi parçacıkların bilgisayar simülasyonlarını geliştirmek basittir; çünkü bunlar kolay kolay şekil değiştirmezler. Aynısını hücreler ve diğer deforme olabilen parçacıklar için yapmak ise daha zordur ve araştırmacıların şu anda kullandıkları hesaplama modelleri, yumuşak parçacıkların nasıl deforme olduğunu tam olarak yakalayamıyor. Buna karşılık Profesör Shattuck ve Yale baş araştırmacısı Corey O’Hern tarafından geliştirilen hesaplama modeli poligonal hücrelerin yüzeylerindeki noktaları izliyor. Her bir yüzey noktası, çevresine ve bitişik parçacıklara göre bağımsız olarak hareket ederek parçacık şeklinin değişmesine izin veriyor. Yeni yöntem mevcut simülasyonlara göre daha fazla hesaplama gerektiriyor; ancak parçacık deformasyonunu doğru bir şekilde modellemek için oldukça gerekli.



Shattuck, “Artık ayrık, deforme parçacıkların nasıl paketlendiğini araştırmak için etkili ve kesin bir hesaplama modeline sahibiz.” diyor. Model ayrıca araştırmacıların hücre-hücre etkileşimlerini kolayca ayarlamalarına, yönlendirilmiş hareketi hesaba katmalarına olanak sağlarken; hem 2D hem de 3D sistemler için kullanıma uygun olma özelliğiyle öne çıkıyor.


Modelden elde edilen beklenmedik bir sonuç gösteriyor ki, deforme olabilen parçacıkların bir alanı tamamen doldurması için bir küreye göre %15'ten fazla sapması gerekiyor.



O'Hern, “Yeni modelimizde, sisteme harici bir baskı uygulanmazsa, parçacıklar küreseldir. Basınç arttıkça, parçacıklar deforme olur ve işgal ettikleri alanın oranı artar. Parçacıklar alanı tamamen doldurduğunda %15 deforme olur. Elde edilen sonuç kabarcıklar, damlacıklar ya da hücreler olsun; yumuşak parçacık sistemleri için evrenseldir. Bu teknoloji, kanserli tümörlerin nasıl metastaz yaptığını incelemek için yeni bir araç olabilir. Artık bilgisayar simülasyonları kullanarak tümörlerin içindeki hücrelerin paketlenmesinin gerçekçi modellerini oluşturabiliriz.” diyor.