一个新的三维混合模式

伤口愈合机制生物机制 允许保留组织完整性和功能Jose Muñoz博士,数值分析实验室副教授,西班牙Catalunya理工大学模拟三维理疗机制研究中三维机制模拟混合顶点模型由实验观察支持,确定每支契约力的相对贡献切分量保存的必要性公之于众,才能实现完全闭合

Epitheial组织线 主体外部和内部表面 以及我们的器官和血管混合组织组成一层或多层细胞组成屏障,提供安全屏蔽比方说,我们的皮肤由数以百万计的上皮细胞组成,这些细胞紧紧包在一起,为身体内外提供屏障上皮组织受伤和细胞毁损时,现有细胞和组织驱动伤口愈合过程机械力对改变细胞和组织形状也很重要生物机制关闭伤口使组织完整性和功能得以保存

ipsheial组织生成包含各种复杂和多变过程,从中生成或插值对器官生成和体形有帮助细胞交互力驱动形状变换, 细胞生物机理模型可提供对上下文生成的深入了解并使我们能够理解这些过程Jose Muñoz博士,数值分析实验室副教授,西班牙Catalunya理工大学模型三维上皮生成机制与Filippos Ioannou博士、Rob Tetley博士和Mao博士协作,他们都来自伦敦大学学院和MalikDawi从PolitecnicaCatalunya开始开发3D新模型

建模变形事件
开发出各种建模方法描述细胞对细胞交互作用进程如细胞迁移传播可描述为平面变形并使用二维工具与顶点模型研究顶点模型近似细胞形状二维多边形表示细胞接口,顶点标志相邻单元格的共同点顶点运动响应生长期间的强力、细胞粘合所产生力量平衡产生的间拉和每个单元内的压力穆尼奥斯博士解释为理解这些过程的力量,我们需要模型来复制连接力和细胞变形,这些变形在单层平面和底部两端不同,以表示单片密合层单片层

二维分析
伤口愈合研究周全 少得多人知道三维机制

三维机制
穆尼奥斯博士观察道,虽然对伤口愈合的二维分析研究周全,但对三维机制的参与知之甚少。并用平面外力学和三维特效描述多隐形变换,如弯曲、组织折叠、细胞分解分解组织闭合混合顶部或侧角伤口Muñoz博士及其协作者开发三维模型,模拟细胞方形、巴沙尔或侧面各种叠合性,以便研究人员研究其对伤口闭合的影响

3D混合顶点模型
穆尼奥斯博士曾参与开发二维模型,研究人员已扩展至三大维度新建3D模型混合成以单元格为中心的模型,即每个单元格描述为球或节点,而每个细胞-细胞交互用线或条元素模拟,连接两个节点和纯顶点模型,细胞皮层以多边形表示,顶点和边缘与邻接单元格共享新建3D模型使用顶点定义单元格边界,但保留单元格中心为自由度,以便描述整个单元格变形方式,即整个细胞运动学

单层几何用于定义单元格细胞中心位置取二维实验图像,为模型中的apical和basal细胞中心提供初始位置细胞中心初始位置和细胞面积形状均相等相接时段则可独立改变连通性并组成多面形形形形形形形形形形形多面形多面形多面形多侧形多面模型计算斜面和柱面对节点插值的定位实现机械平衡的方法是最小化结点位置和边缘顶点的总能量细胞粘结行为模型使用Rhelogic模型,该模型基于休眠变换执行Rhelogic定律数字解析方法则通过牛顿-拉夫松迭代进程解决非线性方程系统

损耗性实验
研究者进行了实验 评估模型模拟表皮单片生成关闭成人组织形成疤痕机体组织与幼虫组织 都有能力无缝完成疗程Larval组织德罗索比拉小果蝇选择调查上头德罗索比拉单翼直角盘由单层密布高分片细胞组成细胞似乎分层排列 但它们实际上连接到基底膜组织是一种理想实验系统 调查三维的伤口愈合细胞行为

翼光片使用脉冲Tisa激光受伤,每3分钟用3D分时分缩微镜记录伤口愈合响应模型中产生类似伤口,软化并去除退化细胞,逐步封闭伤口模拟伤口前端和侧面收缩,并随后在端端端插入(换位)细胞

伤口愈合模拟
实验测量五张单翼盘中的伤口并平均翼盘侧伤区进化量化方式是人工跟踪伤口外围72分钟后受伤外伤图象中特别清晰,而伤口愈合进展,原因是组成aciomyosin包理圈-蛋白综合体可缩入伤口边缘

除组织紧张度和易合性外,伤口闭合率还受内插率驱动

研究人员测试各种模拟补丁,大小从80到205不等,这些补丁生成于实验测量的每个案例。测试并比较相对预测区时间演化以及实验图像和模拟中伤口边缘相对高度以测试受伤后伤口边缘相容性效果进化插值还从伤口边缘细胞数分析

分析
对比模拟实验结果分析显示,除组织紧张度和易合性外,伤口闭合率还受内插率或组织流畅性驱动穆尼奥斯博士描述如何将横向易变性加在一起并模拟方形和巴沙尔方形的不同乘法,使新模型能将分析扩展至三大维度

研究者们能够使用模型研究 完全平面或平面缩合作用对关闭伤口的影响数值结果显示,应用侧划拉和容积保存会因组织扩充而降低伤口边缘相对高度量的保存是一个基本考虑因素,因为细胞体积的重大变化会损害细胞内部环境的结构完整性和恒定性可能导致细胞死亡

穆尼奥斯博士解释用顶点模型模拟三维伤口闭合机制并辅以实验观察如何使研究者能够判定每一种压合力的相对贡献分析模拟结果显示,如果要完全闭合,必须保留细胞体积