由纽约城市学院和耶鲁大学的研究人员开发的一种新的计算模型，可以更清晰地了解柔软，变形细胞的结构和力学，从而更好地了解癌症的肿瘤生长，伤口愈合和胚胎发育。
 
城市学院Benjamin Levich研究所物理学教授Mark D.Shattuck和耶鲁大学的研究人员开发了新的高效计算模型。它允许模拟粒子逼真地改变形状，同时在与其他粒子相互作用期间保持体积。他们的结果出现在最新版的“物理评论快报”中。
 
开发诸如砂粒和滚珠轴承之类的颗粒的计算机模拟是直截了当的，因为它们不容易改变形状。对细胞和其他可变形颗粒进行相同操作更加困难，研究人员目前使用的计算模型无法准确捕捉软颗粒如何变形。
 
由Shattuck和耶鲁的首席研究员Corey O'Hern开发的计算模型跟踪多边形细胞表面上的点。每个表面点根据其周围环境和相邻颗粒独立地移动，允许颗粒的形状改变。它比当前的模拟计算要求更高，但是需要正确地模拟粒子变形。
 
“我们现在有一个有效的精确计算模型来研究离散的，可变形的颗粒如何包装，”Shattuck说。它还允许研究人员轻松调整细胞间相互作用，考虑定向运动，并可用于2D和3D系统。
 
模型的一个意外结果表明，可变形颗粒必须偏离球体超过15%才能完全填充空间。
 
“在我们的新模型中，如果没有外部压力施加到系统上，颗粒就是球形，”O'Hern说。“随着压力的增加，颗粒变形，增加了它们所占据的空间比例。当颗粒完全填满空间时，它们将变形15%。无论是气泡，液滴还是细胞，它都是柔软的通用结果，粒子系统。“
 
在其他应用中，该技术可为研究人员提供一种新工具，用于检查癌症肿瘤如何转移。“我们现在可以使用计算机模拟创建肿瘤细胞包装的真实模型，并提出一些重要问题，例如肿瘤中的细胞是否需要改变其形状，以便更能运动并最终离开肿瘤。”