Αφηρημένο

Το έργο επικεντρώνεται σε ένα συστατικό μιας μεγαλύτερης ερευνητικής προσπάθειας να αναπτύξει ένα εργαλείο προσομοίωσης για τη μοντελοποίηση πληθυσμούς που ρέει κυττάρων. Συγκεκριμένα, στη μελέτη αυτή αναπτύσσεται ένα τοπικό μοντέλο των βιοχημικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων μελανώματος (TC) και του υποστρώματος προσκολλημένα πολυμορφοπύρηνα ουδετερόφιλα (ΡΜΝ). Αυτό το μοντέλο παρέχει ρεαλιστικές τρισδιάστατες κατανομές του σχηματισμού δεσμού και συνοδός έλξης και απώθησης δυνάμεις που συνάδουν με τον εξαρτώμενο Computational Fluid Dynamics (CFD) πλαίσιο της πλήρους μοντέλου του συστήματος η οποία αντιπροσωπεύει την τοπική πίεση, διάτμηση και απώθησης των δυνάμεων του χρόνου. Η προκύπτουσα πλήρη δυναμική μοντέλο επιτρέπει την εξερεύνηση του TC πρόσφυση σε προσκολλημένα ΡΜΝ, η οποία είναι ένα γνωστό συμμετέχουν μηχανισμό κυττάρων μελανώματος μετάσταση. Το μοντέλο ορίζει τα μόρια προσκόλλησης που υπάρχουν στην TC και τις επιφάνειες των κυττάρων ΡΜΝ, και υπολογίζει τις αλληλεπιδράσεις τους, όπως το κύτταρο μελανώματος ρέει παρελθόν το ΡΜΝ. Οι βιοχημικές τιμές των αντιδράσεων μεταξύ των μεμονωμένων μορίων καθορίζεται με βάση τις τοπικές τους ιδιότητες. Το κύτταρο μελανώματος στο μοντέλο εκφράζει ICAM-1 μόρια στην επιφάνειά του, και το ΡΜΝ εκφράζει τον

β

-2 ιντεγκρίνες LFA-1 και Mac-1. Στο έργο αυτό ο ΠΛ είναι στερεωμένο στο υπόστρωμα και θεωρείται πλήρως άκαμπτη και μιας καθορισμένης διάτμηση ποσοστό εξαρτάται από το σχήμα που λαμβάνονται από πειράματα μικρο-PIV. Το κύτταρο μελανώματος μεταφέρεται με πλήρη δυναμική έξι βαθμών ελευθερίας. μοντέλα πρόσφυσης, τα οποία αντιπροσωπεύουν την ικανότητα των μορίων να συνδεθούν και να συμμορφώνονται τα κύτταρα μεταξύ τους, και τα μοντέλα της απώθησης, οι οποίες αντιπροσωπεύουν τις διάφορες φυσικές μηχανισμούς κυτταρικής απώθησης, ενσωματώνονται με λύτη CFD. Όλα τα μοντέλα είναι αρκετά γενική ώστε να επιτρέπει μελλοντικές επεκτάσεις, συμπεριλαμβανομένων των τύπων μόριο αυθαίρετη πρόσφυση, και την ικανότητα να επαναπροσδιορίσει τις τιμές των παραμέτρων που αντιπροσωπεύουν διάφορους τύπους κυττάρων. Το μοντέλο που παρουσιάζεται στην παρούσα μελέτη θα είναι μέρος μιας κλινικό εργαλείο για την ανάπτυξη εξατομικευμένων προγραμμάτων ιατρικής περίθαλψης

Παράθεση:. Behr J, Gaskin Β, Fu C, Dong C, Kunz Ε (2015) Μεταφρασμένη Μοντελοποίηση της Βιοχημικής και ροής αλληλεπιδράσεις κατά τη διάρκεια Cancer Cell πρόσφυσης. PLoS ONE 10 (9): e0136926. doi: 10.1371 /journal.pone.0136926

Επιμέλεια: Keng-Hwee Chiam, A * STAR Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής, ΣΙΓΚΑΠΟΥΡΗ

Ελήφθη: 6 Δεκ 2013? Αποδεκτές: 10 Αύγ 2015? Δημοσιεύθηκε: 14 Σεπτεμβρίου 2015

Copyright: © 2015 Behr et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση: Το έργο υποστηρίχθηκε από επιχορηγήσεις από το Εθνικό Ινστιτούτο επιχορηγήσεις Υγείας (CA-125707, σε CD), National Science Foundation Grant (CBET-0729091, σε CD), Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (31.170.887, να JW), και την υποτροφία από την κινεζική υποτροφιών Συμβουλίου . Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου. Ο δεύτερος συγγραφέας υποστηρίχθηκε από τον Eric Walker άσκησης στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια Εφαρμοσμένη Έρευνα Εργαστήριο

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

ουδετερόφιλα πολυμορφοπύρηνα (PMNs) περιλαμβάνουν 50-70% όλων των κυκλοφορούντων λευκών αιμοσφαιρίων, ή λευκοκύτταρα [1]. Μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι φλεγμονώδη σήματα έχουν ενισχύσει την ικανότητα των κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων μελανώματος σε εξαγγειώνονται [2]. Υπό ορισμένες συνθήκες, PMNs θα ενισχύσει πραγματικά μεταστατικό δυνατοτήτων, όπου στις περισσότερες περιπτώσεις είναι κυτταροτοξικά σε κύτταρα όγκου [3]. Η συσχέτιση μεταξύ φλεγμονώδη σήματα και αυξημένη μετάσταση κυττάρων μελανώματος συνεπάγεται ότι τα κυκλοφορούντα κύτταρα μελανώματος είναι ικανά να επωφεληθούν από το ανοσοποιητικό σύστημα και να χρησιμοποιήσει τα λευκά αιμοσφαίρια για να βοηθήσει τους μηχανισμούς εξαγγείωση τους. Σε μία μελέτη από Dong κ.ά., προσδιορίστηκε ότι, υπό τις συνθήκες ροής και εν απουσία των ΡΜΝ, μεταστατικών κυττάρων μελανώματος δεν είχαν περισσότερες πιθανότητες από μη μεταστατικό μελανοκύτταρα να δεσμεύεται στο ενδοθήλιο [1]. Με την προσθήκη του ΡΜΝ, εξαγγείωση μελάνωμα αυξήθηκε σημαντικά. Αυτή η διαδικασία ήταν εξαρτάται τόσο από τις μοριακές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κυττάρων του μελανώματος με τα ΡΜΝ, και των PMNs με τα ενδοθηλιακά κύτταρα. Αμφότερα τα κύτταρα μελανώματος και τα ενδοθηλιακά κύτταρα εκφράζουν ICAM-1 (μόριο διακυτταρικής προσκόλλησης) στις επιφάνειές τους. PMNs εκφράζουν

β

-2 ιντεγκρίνες, συμπεριλαμβανομένων των Mac-1 και LFA-1. Το σχήμα 1 δείχνει μια απλοποιημένη αναπαράσταση των εκφράσεων μορίου προσκόλλησης. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των LFA-1 και ICAM-1 ενίσχυσης κατά την αρχική σύλληψη ενός λευκού αιμοσφαιρίου στο ενδοθήλιο, και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ Mac-1 και ICAM-1 ενίσχυσης για τη σταθεροποίηση της πρόσφυσης ακόμη και σε συνθήκες διατμητικής ροής. Ο αποκλεισμός έκφραση ICAM-1 επί των κυττάρων μελανώματος και χωριστά επί των ενδοθηλιακών κυττάρων, τόσο ως αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση του αριθμού των κυττάρων μελανώματος εξαγγειώσεων.

β

-2 ιντεγκρινών που εκφράζονται επί της ΡΜΝ μπορεί αλληλεπιδρούν με το ICAM-1 εκφράζεται τόσο στο κύτταρο μελανώματος και ενδοθηλιακά κύτταρα. Η ΠΛ και ενδοθήλιο μπορεί επίσης να αλληλεπιδράσει με σελεκτίνες.

Η

Τα τελευταία χρόνια, υπολογιστικά μοντέλα έχουν ωριμάσει για το πού μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξερευνήσετε το συγκρότημα πολλαπλών κλίμακα (κλίμακα μοριακού κυττάρων) και πολυ-φυσικής (βιοχημεία, ρευστοδυναμική, δομική δυναμική) του όγκου μικρο-περιβάλλον. Μεγάλο μέρος του πλάτους του φυσικοχημικών μοντελοποίησης αναπτύχθηκε για βιολογικά συστήματα πολλαπλών κυττάρων σε γενικές γραμμές είναι σχετική με την παρούσα εργασία. Αρκετές ομάδες έχουν επικεντρωθεί, ιδίως, στις κυτταρικές παραμόρφωση και τη μηχανική πρόσφυση [4-14].

Στην παρούσα εργασία προτείνουμε γενικευμένη δύναμη άπωσης και πρόσφυση μοντέλα για να φιλοξενήσει το τοπικό σχήμα της μεμβράνης από αντιπροσωπεύοντας το επίδραση όλων των διακριτών μεμβράνης αντιμετωπίζει σε όλους τους άλλους.

Αυτό επεκτείνει προηγούμενη εργασία μας [10, 15] και των άλλων [4], όπου μεταξύ κυττάρων εγγύτητας ελήφθη ως ένα ενιαίο βαθμωτό για κάθε ζεύγος των κυττάρων. Αυτή η γενίκευση είναι ιδιαίτερα σημαντική για την κινητική πρόσφυση ομολόγων, δεδομένου ότι επιτρέπει για τα ομόλογα να σχηματίζεται μεταξύ δύο πρόσωπα, και είναι εγγενώς συνάδει με την πλήρη γενικευμένη σύμμορφη CFD συγκερασμό προσέγγιση που υιοθετήθηκε, και την ικανότητα να διαμορφώσει τη χρονική εξέλιξη της πολλά ζευγάρια ομολόγων σε ένα δεδομένη κυτταρική αλληλεπίδραση. Η εργασία αυτή βασίζεται επίσης επί της μεθόδου Κολλητική Dynamics αναπτύχθηκε από την Hammer, et al [5, 11, 13, 14]. Στο έγγραφο αυτό, ο αλγόριθμος Κολλητική Dynamics υλοποιείται και δοκιμάζεται σε μια πλήρως γενικευμένη, τρισδιάστατα, πεπερασμένο όγκο, πολυφασικό CFD λύτης. Αυτή η υλοποίηση επιτρέπει στις τοπικές παραμέτρους του συστήματος που πρέπει να χρησιμοποιούνται για την επίλυση και σύζευξη των βιοχημικών και ρευστό αλληλεπιδράσεις αντί της παγκόσμιας, χύμα, ή κατά μέσο όρο παραμέτρους. Αυτή η πλατφόρμα επιτρέπει επίσης το έργο αυτό να διευρύνεται σε μια σειρά από τρόπους. Κατ ‘αρχάς, τη σύζευξη της βιοχημείας με CFD και 6DOF κίνηση θα επιτρέψει την εξερεύνηση των διαφόρων κυτταρική προσκόλληση και τη συνολική σενάρια σχηματισμού. Δεύτερον, οι διαρθρωτικές μηχανική μπορεί να επαναφερθεί, σύμφωνα με προηγούμενη εργασία μας [10], είτε χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση ελαστική μεμβράνη ή με την εφαρμογή ενός σκευάσματος μηχανικής ενιαίο συνεχές [16]. Τρίτον, το σύστημα πρέπει να επιλυθούν μπορεί να επεκταθεί για να περιέχει ένα αυθαίρετο αριθμό αυθαίρετα σχηματοποιημένα σώματα. Ο μόνος περιορισμός για το επιτρεπόμενο αριθμό των φορέων που θα είναι το ποσό των διαθέσιμων υπολογιστικών πόρων. Η γενικευμένη βιοχημική μοντέλο που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε πλαίσιο CFD (όπως αυτά που αναπτύχθηκαν από Hoskins [10, 15], Jadheev [17], και άλλοι [4]) για αυξημένη ευρωστία έναντι των σήμερα χρησιμοποιούμενων βιοχημικές μοντέλα.

σε αυτή τη μελέτη, έχουμε διαμορφώσει ένα συσσωμάτωση των κυττάρων του όγκου με ένα λευκών αιμοσφαιρίων στο εγγύς περιοχή τοιχώματος υπό συνθήκες ροής που εξετάζονται στο πολλές από τις προηγούμενες πειραματικές και υπολογιστικές μελέτες μας [1, 2, 10, 15, 18 ]. Οι αλληλεπιδράσεις σύγκρουση και προσκόλληση μεταξύ ενός ΡΜΝ και κυττάρων μελανώματος πρότυπο. Εδώ έχουμε χρησιμοποιήσει ένα σταθερό άκαμπτο εκπροσώπηση της ΠΛ, που αντιστοιχεί σε ένα παρατηρούμενο σχήμα για τον κατάλληλο ρυθμό διάτμησης ροής [10, 18]. Παρά το γεγονός ότι νωρίτερα το έργο μας δεν ενσωματώνει ένα σύνθετο πυρήνα + κυτταρόπλασμα + μεμβράνη ΠΛ δομικό μοντέλο [10, 15], το επίκεντρο αυτής της εργασίας είναι σχετικά με την γενικευμένη αλληλεπίδρασης μοντέλων μεταξύ των κυττάρων σε ένα ρέον σύστημα, και η επίδειξη αυτών των μοντέλων διευκολύνονται από τη χρήση σταθερές διαμορφώσεις. Ένα κύτταρο μελανώματος είναι σε θέση να προσεγγίσει και να αλληλεπιδρούν με ΠΛ κάτω των έξι βαθμού-από-την ελευθερία (6DOF) κίνηση. Οι σελεκτίνες έχουν παραμεληθεί στην παρούσα υπόδειγμα προκειμένου να επικεντρωθεί στους μηχανικούς της CAM-1 πρόσφυσης.

λογισμικό Εμπορική γενιά πλέγματος έχει χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει ένα γεωμετρικό μοντέλο και διακριτό πλέγμα όγκου του πειραματικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της TC, ΡΜΝ, και κοντά περιοχή τοίχωμα του θαλάμου ροής. Μια in-house αναπτύξει κώδικα CFD ήταν εξοπλισμένη με τα μοντέλα πρόσφυση και δύναμη απώθησης κατά τρόπο σύμφωνο με το υποκείμενο Navier-Stokes εξίσωση διακριτοποίησης. Συγκεκριμένα, τα μοντέλα αυτά εφαρμόζονται τοπικά σε διακριτά πρόσωπα επιφάνεια του κυττάρου, όπου εφαρμόζονται επίσης οι δυνάμεις της ροής λόγω της πίεσης και διατμητικής

Το χαρτί είναι οργανωμένη ως εξής:. Πρώτον, τα μοντέλα για την πρόσφυση και απώθησης που παρουσιάζονται σε ορισμένες λεπτομέρεια, με έμφαση στα τοπικά, τρισδιάστατα τους, και χρονοεξαρτώμενη φύση. Τα μοντέλα στη συνέχεια ελέγχονται για τη συνεκτικότητά τους, στο πλαίσιο μιας γενικευμένης διακριτό μοντέλο CFD. Τέλος, αρκετές 3D παροδική προσομοιώσεις των αλληλεπιδράσεων TC-ΠΛ χρησιμοποιώντας το προτεινόμενο εντοπισμένη βιοχημικό μοντέλο παρουσιάστηκε και συζητήθηκε.

Μέθοδοι

Οι ρουτίνες βιοχημεία περιέχουν και ένα μοντέλο προσκόλλησης, που αντιπροσωπεύει την ικανότητα των μορίων να δεσμό και προσκολλώνται τα κύτταρα μεταξύ τους, και ένα απώθησης μοντέλο, το οποίο αντιπροσωπεύει τα μικρολάχνες ωθεί τα κύτταρα εκτός και άλλες μη ειδικές φαινόμενα απώθησης [19-21]. Αυτές οι ρουτίνες καθιστούν δυνατή την εκτέλεση υπολογιστικών λογισμικό δυναμική ρευστού που ενσωματώνει τρισδιάστατη αλληλεπιδράσεις των βιολογικών κυττάρων [22]. Για λόγους ευκολίας, μια σύντομη περιγραφή όλων των συμβόλων που χρησιμοποιούνται σε όλη αυτή την εργασία παρέχονται στον Πίνακα 1.

Η

Repulsion

Μια δύναμη απώθησης, η οποία διαμορφώνεται ως μια μη γραμμική δύναμη του ελατηρίου, εφαρμόζεται στην επιφάνεια κάθε κυττάρου όπως το κύτταρο μελανώματος προσεγγίζει το λευκών αιμοσφαιρίων να αντιπροσωπεύει αρκετές από τις απωθητικές δυνάμεις που παρατηρούνται στο σύστημα. Cellular απώθηση μπορεί να οφείλεται σε διάφορους λόγους, συμπεριλαμβανομένων μικρολάχνες πιέζει, ηλεκτροστατική άπωση και στερική σταθεροποίηση [19-21]. Καθώς τα κύτταρα προσεγγίζουν εντός καθορισμένου κρίσιμη απόσταση, θα αντιμετωπίσετε μια απωθητική δύναμη που ορίζεται ως (1) όπου

ένα

και

β

είναι σταθερές άνοιξη καθορίζεται από εμπειρικές παρατηρήσεις και

d

είναι η απόσταση διαχωρισμού μεταξύ των κυττάρων. Οι τιμές των δύο αυτών παραμέτρων αρχίσει να

μια

= -110 × 10

-6 N /m και

β

= 600 × 10

6 N /m

3 για να διατηρηθεί μια κυτταρική επιφάνεια διαχωρισμού των περίπου 0,3

μ

m? Ωστόσο, αυτές οι αξίες πρέπει να ρυθμιστεί για να ταιριάζει με εμπειρικά ευρήματα μέσω μελλοντικών πειραμάτων. Η κρίσιμη απόσταση που χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει πότε θα ισχύει η απωστική δύναμη με βάση το μέσο μήκος των μικρολάχνες, η οποία είναι 0,5

μ

m επί των ουδετερόφιλων [5]. Η δύναμη αυτή στη συνέχεια υπολογίζεται χωριστά για κάθε επιμέρους όψη του υπολογιστικού πλέγματος που βρίσκεται στην κυτταρική μεμβράνη. Τα πρόσωπα που βρίσκονται μέσα στην περιοχή κοντά επαφής θα αντιμετωπίσετε μια πολύ μεγαλύτερη δύναμη άπωσης από τα πρόσωπα στα πίσω άκρα, τα οποία δεν αλληλεπιδρούν σημαντικά με την αντίθετη κυττάρων.

Για τον υπολογισμό της απώθησης, μια απλή λειτουργία σαρώνει την πρώτη κάθε αντιμετωπίζουν σε όλο το δίκτυο. Οι επιφάνειες πλέγματος που αντιστοιχούν σε μια κυτταρική επιφάνεια, στη συνέχεια προσδιορίζονται. Οι συντεταγμένες συνέχεια καταγράφονται για κάθε πρόσωπο σε μια κυτταρική επιφάνεια. Υπάρχουν τώρα έξι νέα ορίζεται λίστες που περιέχουν το κέντρο βάρους θέση του κάθε προσώπου στο κύτταρο μελανώματος και ΠΛ, αντίστοιχα.

Στη συνέχεια, ο υπολογισμός απόσταση γίνεται μεταξύ των κέντρων βάρους της κάθε δυνατό συνδυασμό των προσώπων από το κελί 1 και κυττάρων 2. Για ένα δεδομένο ζεύγος επιφανειών, η απόσταση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση πρότυπο απόσταση: (2)

η κρίσιμη απόσταση αντιπροσωπεύει το άθροισμα των μηκών των μικρολαχνών από τους δύο τύπους κυττάρων. Εάν η απόσταση έχει υπολογιστεί μεταξύ δύο συγκεκριμένων όψεων και των εν λόγω όψεις χωρίζονται από μία απόσταση μεγαλύτερη από την κρίσιμη απόσταση, η ρουτίνα μετακινείται σε ένα άλλο ζεύγος επιφανειών, χωρίς να λαμβάνει περαιτέρω ενέργειες. Εάν δύο πρόσωπα έχουν προσεγγίσει η μία την άλλη εντός της κρίσιμης απόστασης, θα πρέπει να επιβληθεί η μη γραμμική δύναμη του ελατηρίου που ορίζεται από την εξίσωση 1, ενεργεί προς την αντίθετη κατεύθυνση σε έναν φορέα που συνδέει κέντρα βάρους τους. Για αυτή την προσομοίωση, η κρίσιμη απόσταση έχει προετοιμαστεί όπως

ε

= 1.2

μm

, αλλά θα πρέπει να επιβεβαιωθεί ή να τροποποιηθεί πειραματικά.

Η δύναμη αυτή στη συνέχεια χωρίζεται σε χωρικές συνιστώσες του , και τα συστατικά αθροίζονται μήκος κάθε όψη του κυττάρου μελανώματος για τη συνολική απωθητική δύναμη που δρα πάνω του από όλες τις πλευρές για την ΡΜΝ εντός της κρίσιμης απόστασης. Ένα συνολικό ποσό υπολογίζεται επίσης, ως εκ τούτου, τα έξι χύμα συνιστώσες της δύναμης και ροπής που δρουν στο TC είναι στη διάθεση του λύτη 6DOF. Για ζευγάρι το μοντέλο άπωσης με τις μηχανική των ρευστών, οι δυνάμεις λόγω απώθησης αντιμετωπίζονται ως δυνάμεις του σώματος που ενεργεί για τους φορείς του ενδιαφέροντος στον τομέα της ροής. Ως εκ τούτου, οι δυνάμεις απώθησης θα προκαλέσει αλλαγές στην κίνηση των σωμάτων », καθώς και το πεδίο ροής του ρευστού.

Προσκόλληση

Με βάση το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής και των συνθηκών ισορροπίας για δεσμευμένου και μη δεσμευμένου μόρια , το ποσοστό σύνδεσης,

k

για την πώληση, και την αποσύνδεση ρυθμό,

k

off

, του

β

-2 οι ιντεγκρίνες δεσμεύουν το ICAM-1 που ορίζεται ως [23, 24] (3) (4)

Μια εντοπισμένη πιθανότητα σχηματισμού δεσμού υπολογίζεται για κάθε μόριο προσκόλλησης επί του κυττάρου καρκίνου. Για την πρώτη επανάληψη της προσομοίωσης, η ρουτίνα βιοχημεία θα σαρώσει πρώτα μέσα από όλα τα πρόσωπα στο πλέγμα, και αποθηκεύστε λίστες που περιέχουν τα κεντροειδές συντεταγμένες και εμβαδόν επιφανείας των όψεων στο καρκινικό κύτταρο και ΡΜΝ, χωριστά. Στη συνέχεια θα υπολογίσει την απόσταση από κάθε πρόσωπο στο καρκινικό κύτταρο σε κάθε πρόσωπο σε ΠΛ. Εάν αυτή η απόσταση ανάμεσα σε δύο συγκεκριμένα πρόσωπα είναι μικρότερη από το διπλάσιο την κρίσιμη απόσταση

λ

[25], ο τοπικός ρυθμός σχηματισμού δεσμού,

k

για την πώληση, των μορίων προσκόλλησης μεταξύ εκείνων που περιλαμβάνονται στον καρκινικό κύτταρο πρόσωπο με εκείνες στο πρόσωπο ΡΜΝ θα υπολογιστεί. Κατά τον υπολογισμό της τοπικής

k

για την πώληση,

Μια

L

είναι η περιοχή του προσώπου ΠΛ,

n

L

είναι η πυκνότητα αριθμός των μη δεσμευμένων μορίων μόνο λόγω πρόσωπο, και

d

είναι η τοπική απόσταση που μόλις υπολογίστηκαν. Σε αυτό το μοντέλο, υποθέτουμε ότι τα μόρια προσκόλλησης είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες σε όλη την επιφάνεια του κυττάρου. Επίσης, χρησιμοποιούμε την υπόθεση από Ντέμπο κ.ά., 1988, ότι τα μόρια σταθερά εντός του επιπέδου της μεμβράνης του κυττάρου, και δεν είναι σε θέση να διαχέονται πλευρικά σε όλη την μεμβράνη [26]. Ανά Simon and Green, 2005, μπορούμε να υποθέσουμε ότι κλίμακες εποχή μας είναι αρκετά μικρή για να αγνοήσει τυχόν κυτταρικές αλλαγές που προκαλούνται στο μόριο της έκφρασης [27]. Δεδομένου ότι κάθε μόριο έχει μια πολύ μικρότερη περιοχή του πιθανού σχηματισμού δεσμού, αυτή η τοπική

k

για την πώληση πρέπει να διορθωθεί από κάποιον παράγοντα, ώστε η μέση τοπική

k

για την πώληση και το

k

για την πώληση υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την αποδεκτή παγκόσμια μέθοδος είναι η ίδια τιμή. Για να καταστεί δυνατή αυτή, μετά τον υπολογισμό της τοπικής τιμής του

k

για την πώληση όλων των καρκινικών κυττάρων τα πρόσωπά μας, θα πολλαπλασιάσει κάθε τοπική

k

για την πώληση από την (παγκόσμια

k

για την πώληση) /(μέση τοπική

k

για την πώληση ). (5) (6) (7), όπου

δ

κέντρο βάρους

είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων βάρους των δύο κυττάρων. Η διόρθωση αυτή ρυθμίζει το μοντέλο για χρήση σε discretized επιφάνειες.

Για κάθε μη μηδενική τιμή του

k

για την πώληση, την πιθανότητα σχηματισμού δεσμού υπολογίζεται χρησιμοποιώντας [ ,,,0],28] 🙁 8) ένας τυχαίος αριθμός μεταξύ του 0 και 1 στη συνέχεια δημιουργείται, με ένα δεσμό που σχηματίζεται, εάν η τιμή του τυχαίου αριθμού είναι μικρότερη από

P

. Η γεννήτρια τυχαίων αριθμών καθιστά αυτό το μοντέλο πιθανολογική. Εάν εκτελέσετε πολλές φορές, το μοντέλο θα πρέπει να δώσουν παρόμοια αλλά όχι ίδια αποτελέσματα. Αυτό το σκεύασμα επιλέχθηκε για να εξηγήσει την εγγενή τυχαιότητα ενός πραγματικού βιολογικού συστήματος και την αδυναμία μας να καθορίσει νομοτελειακά τις συμπεριφορές των μορίων με απόλυτη βεβαιότητα. Σχετικές πληροφορίες για το διαμορφωμένο δεσμό (οι τύποι των μορίων, και το πρόσωπο πληροφορίες τόσο για το πρόσωπο των καρκινικών κυττάρων και ΡΜΝ πρόσωπο που έχουν συνδεδεμένο) θα καταγραφεί.

Μόλις όλα τα πιθανά ομόλογα έχουν ελεγχθεί για το σχηματισμό δεσμού , θα υπολογίζεται δυνάμεις από κάθε υπάρχουσα ομολόγων. Ο υπολογισμός αυτός ισχύει μοντέλα τα συνδεδεμένα μόρια ως γραμμικός ελατήρια [5, 15], με τη χρήση: (9) όπου η δύναμη δρα κατά μήκος του φορέα που συνδέει τα κέντρα βάρους των δύο συνδεδεμένα πρόσωπα. Οι χωρικές συνιστώσες της κάθε δύναμης ομολόγων θα υπολογιστεί, και η συνολική δύναμη και ροπή στοιχεία θα είναι έξοδος στη ρουτίνα 6DOF. Αυτή η ρουτίνα θα εξετάσει όλα τα μόρια σε κάθε χρονικό βήμα, με την επανάληψη για κάθε τύπο μορίου προσκόλλησης επί του κυττάρου καρκίνου. Ο κατάλογος περιέχει πληροφορίες σχετικά με τα υφιστάμενα ομόλογα θα αναγράφεται σε ένα αρχείο στο τέλος της ρουτίνας. Όπως και με απέχθεια, οι δυνάμεις λόγω της βιοχημικής πρόσφυση αντιμετωπίζονται ως δυνάμεις του σώματος που δρουν στα σώματα των τόκων? Έτσι, η δύναμη θα έχει μετρήσιμα αποτελέσματα στην κίνηση του σώματος και το πεδίο ροής του υγρού που περιβάλλει.

Για κάθε επόμενο χρονικό βήμα, η ρουτίνα θα διαβάσει πρώτα στη λίστα των υφιστάμενων ομολόγων, και να υπολογίσετε την πιθανότητα του κάθε τα ομόλογα αυτά σπάσιμο, με βάση τις νέες θέσεις των συνδεδεμένων όψεων. Δεδομένου ότι

k

off

αναφέρεται πάντα σε ένα άτομο ομολόγων και το μήκος του μόνο σε αυτό δεσμό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η υπάρχουσα υπολογισμού [15] 🙁 10) όπου

s

είναι η γραμμική σταθερά ελατηρίου του ομολόγου, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ισχύος των ομολόγων, και είναι το ποσοστό θραύσης ομολόγων κάτω από συνθήκες ισορροπίας. Το ίδιο μοντέλο πιθανοτήτων χρησιμοποιείται ως για το σχηματισμό δεσμού, και μια γεννήτρια τυχαίων αριθμών καθορίζει εάν ένας δεσμός σπάει ή παραμένει. Ομόλογα που δεν σπάσει (δηλαδή, η γεννήτρια τυχαίων αριθμών ήταν μεγαλύτερη από ό, τι

P

του σπάσιμο ομολόγων) είναι εκ νέου αποθηκεύονται στον κατάλογο των υφιστάμενων ομολόγων. Από εδώ, οι συνήθεις επαναλήψεις όπως περιγράφηκε προηγουμένως, με το

k

για την πώληση υπολογίζεται για όλα τα υπόλοιπα μόρια κυτταρικής προσκόλλησης αδέσμευτο καρκίνο. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η συγγένεια των ομολόγων μπορεί να ρυθμιστεί μεταβάλλοντας τις τιμές των

s

και

s

ts

, αλλάζοντας έτσι σταθερά διάστασης (). Αυτή η ικανότητα να μεταβάλλεται

K

δ

είναι ευεργετική ως συγγένειες των ομολόγων μπορεί να ρυθμιστεί ως ένας τρόπος μοντελοποίησης τοπικές ή παγκόσμιες αλλαγές στη χημεία του αίματος.

Φυσική ζεύξης

σε μια προσπάθεια για τη μοντελοποίηση των αλληλεπιδράσεων κυττάρου-κυττάρου, διάφορες φυσική δρουν στο σύστημα πρέπει να διαμορφωθεί και να συζευχθεί. Η σύζευξη επιτρέπει την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ των συστατικών φυσικά συστήματα, επιτρέποντας για την επίλυση των πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων αυτών των φυσικών συστημάτων.

Στην παρούσα εργασία, η φυσική του ενδιαφέροντος είναι ρευστοδυναμικής, βιοχημικές αλληλεπιδράσεις, και άκαμπτο δυναμική του σώματος. Λόγω της ημιμόνιμης φύση του προβλήματος αυτού (όπως συζητείται στο [10, 15, 29]), η άκαμπτη κίνηση του σώματος επιλέχθηκε ως μηχανισμός σύζευξης αυτών των δυναμικών συστημάτων [29].

Άκαμπτα δυναμική του σώματος μπορεί να περιγραφεί ως μια επέκταση του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα, (11) (12) όπου

x

i

είναι το διάνυσμα της γραμμικής μετατόπισης με το

i

ου

κατεύθυνση,

θ

i

είναι το διάνυσμα της γωνιακής μετατόπισης γύρω από έναν άξονα παράλληλο με το

i

ου

κύριο άξονα και διέρχεται από κέντρο βάρους του σώματος,

F

i

είναι το άθροισμα όλων των δυνάμεων που εφαρμόζονται στο κέντρο βάρους στο

i

ου

κατεύθυνση,

T

i

είναι η ροπή που εφαρμόζεται στο κέντρο βάρους γύρω από έναν άξονα παράλληλο με το

i

ου

κύριο άξονα και διέρχεται από κέντρο βάρους του σώματος,

m

είναι η μάζα του σώματος, και

I

είναι η κύρια ροπή αδράνειας που αντιστοιχεί στο η

i

ου κύριο άξονα

.

Αφού έχουν υπολογιστεί το άθροισμα των δυνάμεων και των ροπών που ενεργούν σε ένα σώμα, εξισώσεις 11 και 12 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να υπολογίσουμε την κίνηση του σώματος. Η υπολογισμένη κίνηση στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την ενημέρωση της θέσης και της ταχύτητας του σώματος και να ενημερώσετε οριακές συνθήκες του λύτης του CFD. Πρέπει να σημειωθεί ότι, στην παρούσα εργασία, ο ΡΜΝ υποτίθεται ότι είναι άκαμπτο και στερεώνεται στο υπόστρωμα. Ως εκ τούτου, το άθροισμα όλων των δυνάμεων και ροπών που δρουν στο ΡΜΝ ορίζονται να είναι ομοίως μηδέν, αντίστοιχα. Επιπλέον, η TC αντιμετωπίζεται ως μια άκαμπτη σφαίρα με σταθερή και ομοιόμορφη πυκνότητα, επιτρέποντας την μάζα και κύρια ροπή αδράνειας να βρεθεί χρησιμοποιώντας γνωστές γεωμετρικές ιδιότητες.

Για το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης TC-ΠΛ, η κίνηση της κυττάρων μελανώματος προκαλείται από τις δυνάμεις λόγω υδροδυναμική και τις δυνάμεις των βιοχημικών αλληλεπιδράσεων. Ως εκ τούτου, οι δυνάμεις λόγω αυτών των φυσικά συστήματα πρέπει να υπολογιστεί.

Στο πλαίσιο μιας discretized επιφάνεια, οι δυνάμεις και ροπές που οφείλονται σε υδροδυναμική ενεργούν σε ένα σώμα, με δεδομένη τη λύση στο πεδίο ροής, μπορεί να υπολογιστεί ως (13) (14), όπου είναι η μονάδα κανονική του j

ου

πρόσωπο στο σώμα,

r

ρευστό

είναι το διάνυσμα ακτίνα από το πρόσωπό

ι

με το κέντρο βάρους του σώματος, και

δ

ij

είναι το δέλτα του Kronecker.

Ομοίως, οι δυνάμεις και ροπές που οφείλονται στο βιοχημικό προσκόλληση μπορεί να βρεθεί στο πλαίσιο μιας discretized επιφάνεια. Προσεγγίζει τα ομόλογα να συμπεριφέρονται ως Hookean ελατήρια επιτρέπει στις δυνάμεις και τις ροπές δράση στο σώμα μπορεί να εκφράζεται ως (15) (16) (17) όπου

s

είναι σταθερή την άνοιξη,

δ

Είναι η απόσταση μεταξύ των δύο μορίων, είναι η μονάδα κανονικό μήκος του

i

ου

άξονα συντεταγμένων,

r

ομολόγων

είναι το διάνυσμα ακτίνα από το πρόσωπό περιέχει το

ι

th

δεσμό με το κέντρο βάρους του σώματος, και είναι η μονάδα φυσιολογικό το μήκος της γραμμής της δράσης του

ι

ου

ομολόγων.

Τέλος, οι δυνάμεις και τις ροπές που οφείλονται στο κυτταρικό απώθησης πρέπει να υπολογιστεί. Χρησιμοποιώντας την εξίσωση 1, μπορούμε να εκφράσουμε την απώθηση ως (18) (19) (20) (21) όπου

μια

και

β

είναι σταθερές ελατηρίου που αντιπροσωπεύουν τις δυνάμεις που οφείλονται στις διάφορες αποκρουστική φαινόμενα αναφέρθηκε προηγουμένως,

d

είναι η συνάρτηση απόσταση αξιολογήθηκε μεταξύ των δύο όψεων,

r

rep

είναι το διάνυσμα ακτίνα από ένα υπολογιστικό πρόσωπο με το κέντρο βάρους των το σώμα του, και είναι η μονάδα κάθετο διάνυσμα κατά μήκος της γραμμής δράσης μεταξύ των δύο υπολογιστικά όψεις. Για τα ζεύγη των κυττάρων TC-ΠΛ που προσομοιώνεται στο παρόν έγγραφο, οι σταθερές ελατηρίου έχουν ρυθμιστεί σε

μια

= -110 × 10

-6N /m και

β

= 600 × 10

6N /m

3 για να διατηρηθεί μια ελάχιστη απόσταση 0,3

μ

m. Σε αυτό το έργο, η απωστική δύναμη υπολογίζεται και εφαρμόζεται σε Αποστάσεις λιγότερο από

ε

= 1.2

μ

μ.

Ως εκ τούτου, το συνολικό άθροισμα των δυνάμεων και των ροπών που ενεργούν στο κέντρο βάρους του σώματος υπολογίζονται ως (22) (23) Αυτοί οι φορείς μπορεί στη συνέχεια να χωριστεί σε συστατικά και να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση Εξ 11 και 12.

Υπολογιστική Επαλήθευση

MATLAB κώδικες των υπολογισμών προσκόλλησης δημιουργήθηκαν κατά την ανάπτυξη του μοντέλου πρόσφυσης. MATLAB είχε χρησιμοποιηθεί πριν από την αρχική εφαρμογή του μοντέλου πρόσφυση σε προσομοίωση των σκοπούμενη υπολογισμούς χωρίς την παρουσία ενός πλέγματος ή υγρό. Αυτό χρησιμοποιήθηκε για να εξασφαλισθεί η συνέχεια των μεταβλητών ορισμών, initializations και συμφωνίες. MATLAB αργότερα χρησιμοποιήθηκε για να απομονώσει τη δραστηριότητα του μοντέλου πρόσφυση και επαληθεύουν την ορθή συμπεριφορά μέσα NPHASE, ένα in-house αναπτύξει κώδικα CFD χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες εργασίες [10].

Για να δοκιμαστεί η ικανότητα του μοντέλου πρόσφυσης για τον υπολογισμό αποστάσεις μεταξύ των όψεων, δύο λίστες, μία εκπροσωπεί κάθε κύτταρο, δημιουργήθηκαν περιέχει οκτώ κεντροειδές τοποθεσίες για παράλληλες ορθογώνιες επίπεδες επιφάνειες, όπως φαίνεται στο Σχ 2. Με βάση την πυκνότητα μόριο και την περιοχή του προσώπου, ο κωδικός που υπολογίζεται ο αριθμός των μορίων τα οποία θα ήταν σε κάθε πρόσωπο. Στη συνέχεια υπολογίζεται η απόσταση μεταξύ κάθε δυνατό ζεύγος επιφανειών, και δημιουργείται μια μήτρα 8×8 των τιμών απόσταση. Για οποιαδήποτε απόσταση μικρότερη από την κρίσιμη απόσταση πρόσφυση,

ε

, μια τιμή των

k

για την πώληση υπολογίστηκε επίσης. Οι τιμές του

k

για την πώληση αποθηκεύονται επίσης σε μια μήτρα 8×8, και εάν τα δύο πρόσωπα που αντιστοιχεί σε μια θέση σε αυτό το πλέγμα είναι σε μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ τους από ό, τι η κρίσιμη απόσταση πρόσφυση, που

k

για την πώληση αξία αποθηκεύεται ως μηδέν. Κάθε φορά που μια μη μηδενική τιμή για

k

για την πώληση υπολογίζεται, προστίθεται σε ένα άθροισμα όλων

k

για

τιμές που υπολογίζονται, έτσι ώστε ο μέσος όρος μπορεί να συγκριθεί με μια «παγκόσμια» μεγάλη τιμή επιφάνεια επαφής για

k

για την πώληση. Η αναλογία του μέσου όρου της τοπικής

k

για την πώληση και η επιφάνεια επαφής παγκόσμια

k

για την πώληση χρησιμοποιείται για τη διόρθωση κάθε τοπική αξία, έτσι ώστε η συνολική αξία γίνεται η μέση τοπική τιμή.

Αυτή η απλοποιημένη εκδοχή ενός πλέγματος χρησιμοποιήθηκε για να τρέξει το μοντέλο Πρόσφυση μέσω MATLAB χωρίς να απαιτείται η είσοδος της λεπτομερούς γεωμετρικής πλέγμα που χρησιμοποιείται από NPHASE.

το επόμενο βήμα της κατασκευής του μοντέλου MATLAB ήταν να δημιουργήσει δεσμούς. Αντί να χρησιμοποιούν τη συνάρτηση πιθανοτήτων με μια γεννήτρια τυχαίων αριθμών, η φάση αυτή του μοντέλου είχε ως στόχο να εξακριβώσει ποια μόρια αφέθηκε να συνδέσει. Επομένως, εάν η τιμή

k

για την πώληση υπολογίστηκε (δηλαδή, αν οι δύο όψεις ήταν εντός της κρίσιμης απόστασης πρόσφυσης από το άλλο), η πιθανότητα του σχηματισμού δεσμού ήταν οριστεί ως

P

= 1, ή με άλλα λόγια, υπάρχει μια πιθανότητα 100% ότι ένας δεσμός θα σχηματίσει για κάθε διαθέσιμο μόριο σε εκείνο το πρόσωπο. Αυτό έγινε για να προσδιοριστεί αν ο υπολογισθείς αριθμός των μορίων ανά πρόσωπο ήταν πράγματι τον περιορισμό του αριθμού των δεσμών που θα μπορούσαν να σχηματίσουν. Η αρχική διατύπωση του μοντέλου πρόσφυσης επέτρεψε τα μόρια στο ΡΜΝ να είναι απεριόριστη, και ο αριθμός των μορίων θα επηρεάσει το ρυθμό σχηματισμού δεσμού, αλλά δεν θα εμποδίζει περισσότερους δεσμούς που σχηματίζουν από υπήρχαν μόρια διαθέσιμα. Για να διορθωθεί αυτό, ένας νέος κατάλογος δημιουργήθηκε για να παρακολουθείτε τον αριθμό των μη συνδεδεμένων μορίων στην ΠΛ αντιμετωπίζει, και αυτή η τιμή χρησιμοποιήθηκε για να τροποποιήσει το

k

για την πώληση αξία των ICAM-1, όπως διαμορφώθηκαν περισσότερα ομόλογα.

το ίδιο θέμα πρέπει να αντιμετωπιστεί στο κελί του μελανώματος. Δεδομένου ότι το ΡΜΝ επιτρέπεται σήμερα να εκφράσει δύο μόρια προσκόλλησης (LFA-1 και Mac-1), ο αλγόριθμος πρέπει να διασφαλίσει ότι κάθε άτομο μόριο επί του κυττάρου μελανώματος θα σχηματίσουν πολλαπλούς δεσμούς σε ένα μόνο χρονικό σημείο. Με βάση την τρέχουσα διατύπωση της ρουτίνας, συμπεριλαμβανομένης της τροποποίησης των μορίων προσκόλλησης ΠΛ που έγιναν στο προηγούμενο βήμα, κάθε μόριο σε κάθε κύτταρο θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί όχι περισσότερο από μία φορά

ανά μόριο τύπου ζευγάρι

. Επειδή οι ICAM-1 μόρια θεωρούνται δύο φορές, και δίνεται η δυνατότητα να αλληλεπιδρούν είτε με LFA-1 ή Mac-1, κάθε ένας από αυτούς είχε τη δυνατότητα να σχηματίσει έως και δύο ομόλογα.

Για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος, ολόκληρη η ρουτίνα ήταν περικλείεται μέσα σε δύο συνολικά βρόχων, όπου προηγουμένως είχε υπάρξει μία. Όταν η ρουτίνα χτίστηκε για πρώτη φορά, ένας βρόχος με μία επανάληψη ανά μόριο ζεύγους τύπου ελέγχεται ολόκληρο το μοντέλο προσκόλλησης και οι υπολογισμοί βιοχημεία επαναλήφθηκαν για τις πιθανές αντιστοιχίσεις μόριο. Σε αυτήν την προσομοίωση, υπήρχαν δύο επαναλήψεις του βρόχου, μία για ICAM-1 με LFA-1 συγκόλλησης και μία για ICAM-1 σε Mac-1 σύνδεση. Θα υπάρξουν τώρα δύο βρόχους, ένα που έχει μια επανάληψη για κάθε μόριο στο κύτταρο του όγκου (σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει μόνο μία, αλλά το μοντέλο πρέπει να είναι αρκετά ισχυρή για να φιλοξενήσει για ένα διαφορετικό τύπο κυττάρου που ορίζεται ως έχον πολλαπλά σχετικά μόρια προσκόλλησης), και ένα που έχει μια επανάληψη για κάθε μόριο στο ΠΛ (σε αυτή την περίπτωση, υπάρχουν δύο).

το προηγούμενο βήμα έθεσε τα θεμέλια για το μοντέλο για να φιλοξενήσει για ένα καρκινικό κύτταρο με οποιοδήποτε αριθμός μορίου τύπων στην επιφάνεια, και όχι το σημερινό μοντέλο, το οποίο έχει μόνο μία. Ωστόσο, αν ένας δεύτερος τύπος μορίου ήταν παρόντες στο καρκινικό κύτταρο, θα επιτρέψει για το ίδιο θέμα της διπλής καταμέτρησης μόρια που μόλις διορθώθηκε για τα μόρια προσκόλλησης ΠΛ.

Για να διορθώσετε αυτό το πρόβλημα, και να ολοκληρώσει το ευρωστία της ρουτίνας να είναι σε θέση να υπολογίσει με ακρίβεια τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ οποιουδήποτε αριθμού μορίου τύπων, οι κατάλογοι που έχουν ήδη καθοριστεί για την παρακολούθηση διαθέσιμα μόρια σε κάθε πρόσωπο τροποποιήθηκαν ώστε να περιέχουν δύο τιμές. Δύο ξεχωριστά ευρετήρια, το ένα αντιπροσωπεύει το πρόσωπο στην κυτταρική επιφάνεια (όπως και πριν) και ένα που αντιπροσωπεύει τον τύπο μορίου, να καθορίσει τη θέση εντός της 2-διαστάσεων λίστα όπου αποθηκεύονται πληροφορίες σχετικά με διαθέσιμα μόρια. Κάθε φορά που ένα μορφές δεσμός, ένας διαθέσιμος μόριο αφαιρείται από κάθε μία από τις εμπλεκόμενες πλευρές. Με αυτά τα 2-διαστάσεων πίνακες, που ελέγχεται από τις συνολικές βρόχους της ρουτίνας, οι πληροφορίες σχετικά με μη συνδεδεμένα μόρια θα παραμένουν αποθηκευμένες σε όλες τις επαναλήψεις του μορίου τύπους και αναφορές πρόσωπο.

Με βάση τις υφιστάμενες τιμές για τις παραμέτρους, τις επιφάνειες των κυττάρων ποτέ δεν θα πάρει αρκετά κοντά για τα ομόλογα για να σχηματίσουν. Το μήκος του μικρολάχνες, η οποία υπαγορεύει το πόσο κοντά επιφάνειες κυττάρου μπορεί να πλησιάσει το ένα το άλλο πριν αναστέλλεται από τις δυνάμεις απώθησης, είναι τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο από το μήκος των μορίων προσκόλλησης, η οποία υπαγορεύει το πόσο κοντά επιφάνειες των στοιχείων πρέπει να προσεγγίσουν το ένα το άλλο πριν θα θεωρηθεί συγκόλληση. Για τη διόρθωση αυτής της επιρροής και επιτρέπουν τη διάδοση του σχηματισμού δεσμού μεταξύ των δύο κυττάρων, η κρίσιμη απόσταση πρόσφυση έχει τροποποιηθεί για να είναι η πραγματική κρίσιμη απόσταση πρόσφυση καθώς και η κρίσιμη απόσταση απώθησης. Η διατύπωση αυτή προϋποθέτει ότι όλα τα μόρια προσκόλλησης σε όλες τις θέσεις σε όλη την επιφάνεια του κυττάρου που βρίσκεται στο πλήρως επεκταθεί άκρες των μικρολαχνών. Πειραματική επαλήθευση θα πρέπει να καθοριστεί αν η διατύπωση αυτή, αν και σωματικά ανακριβή, είναι αντιπροσωπευτική της πραγματικής συμπεριφοράς των μορίων προσκόλλησης. Σε αντίθετη περίπτωση, μπορεί να απαιτείται κάποια άλλη τροποποίηση να καταστεί δυνατή η δέσμευση μεταξύ των δύο κυττάρων.

Αποτελέσματα

Σε αυτή τη μελέτη, έχουμε διαμορφώσει τις αλληλεπιδράσεις σύγκρουσης και προσκόλλησης μεταξύ ΠΛ και μελανώματος κυττάρων στο πλαίσιο πλήρως προσομοιώσεις 3D CFD. Στην ενότητα αυτή, θα συζητήσουμε αποτελέσματα που προκύπτουν από την εφαρμογή των προτεινόμενων μοντέλων σε μια λύτης 3D CFD χρησιμοποιώντας εκπρόσωπος γεωμετρίες των ΡΜΝ και κύτταρα μελανώματος [18].

Μοντέλο Πρόβλημα και υπολογιστική υλοποίηση

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως , αυτό μοντέλα μελέτης μια συνάθροιση των καρκινικών κυττάρων με λευκών αιμοσφαιρίων στο εγγύς περιοχή τοίχο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες ροής. Σε γενικές γραμμές, αυτό το πρόβλημα προσεγγίζεται ως δύο στερεών σωμάτων σε ένα πεδίο ροής.