Continuum theory of growing cellular tissues and its application to organ formation

生长细胞组织的连续体理论及其在器官形成中的应用

• 批准号: 18K13516
• 负责人: 藪中 俊介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency (2021-2022)Kyushu University (2018-2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K13516/
• 关键词: 細胞選別; 二成分流体; 極性; 相分離; 温度勾配; 細胞競合; ２成分流体; 非平衡クロス効果; 連続体理論; 極性の記憶効果; 細胞組織; 界面の安定性; 数理モデル; アクティブマター; 増殖; ソフトマター

発生過程においては、異なる種類の細胞が適切に分離すること（細胞選別）が重要である。細胞選別の起こる連続体モデルに関して考察を進めた。極性場の効果が細胞腫によって異なるモデルを構築し、連続体モデルの数値シミュレーションを行い、異種の細胞腫の相分離が起こることを示した。具体的には、高分子溶液等での相分離現象を記述する二成分流体の連続体方程式の構築法を参考にし、極性場による自己推進運動を導入した。このようなモデルでは、極性場の影響以外にも、二成分の持つさまざまな性質の非対称性が導入可能である。上記の相分離は平衡系のものとは異なり、アクティブな効果があって初めて生じるものである。現在、極性場を多成分にした場合や、相分離の時間発展の詳細なベキ則の解析等をおこなっている。またこのような相分離現象を記述する二成分流体の理論の基礎的な研究も行なった。一例としては、温度勾配下での熱浸透効果の研究をおこなった。温度勾配下での輸送現象は、非平衡物理の基礎的な問題として長年考察されているものの、定性的に輸送方向の理解をすることすら困難な場合も多い。今回は、二成分流体の連続体方程式を温度不均一の状況での一成分の気液転移を記述する動的 van der Waals理論に倣って構築した。その方程式を解析することで、熱流により誘起される力の表式を導出し、臨界点近くの二成分流体が上部臨界温度をもつか下部臨界温度をもつかに応じ、輸送の方向が異なることを明らかにした。

在发育过程中，正确分离不同类型的细胞（细胞分选）非常重要。我们讨论了细胞分选发生的连续体模型。我们构建了一个模型，其中极场的影响根据细胞肿瘤的类型而不同，并使用连续介质模型进行数值模拟，以显示不同类型的细胞肿瘤中发生相分离。具体来说，我们引入了极场自推进运动，参考构建描述聚合物溶液中相分离现象的二元流体连续方程的方法。在这样的模型中，除了极场的影响之外，还可能在两个分量的属性中引入各种不对称性。上述相分离与平衡系统中的相分离不同，并且仅在存在主动效应时发生。目前，我们正在对相分离的时间演化和极性场具有多个分量的情况进行详细的幂律分析。我们还对描述这种相分离现象的二元流体理论进行了基础研究。例如，我们研究了温度梯度下热渗透的影响。多年来，温度梯度下的输运现象一直被认为是非平衡物理学的一个基本问题，但通常很难定性地理解输运方向。在这项研究中，我们根据动态范德华理论构建了双组分流体的连续介质方程，该理论描述了非均匀温度条件下一种组分的气液转变。通过分析这个方程，我们推导出热流引起的力的表达式，并发现传输方向根据临界点附近的二元流体是否具有上临界温度或下临界温度而不同。

项目成果

臨界点近くの２成分混合系中のコロイドの抵抗係数

双组分混合体系中胶体在临界点附近的阻力系数

• 发表时间: 2019
• 作者: Junichi Ishida;Soshi Iimura;and Hideo Hosono;藪中俊介
• 通讯作者: 藪中俊介

球および円柱の周りの臨界吸着プロファイルのLocal renormalized functional theoryによる解析

使用局部重整泛函理论分析球体和圆柱体周围的临界吸附曲线

• 发表时间: 2018
• 作者: Soshi Iimura;Hiroshi Okanishi;Satoru Matsuishi;Haruhiro Hiraka;Takashi Honda;Kazutaka Ikeda;Thomas C. Hansen;Toshiya Otomo;Hideo Hosono;藪中俊介
• 通讯作者: 藪中俊介

キュリー研究所(フランス)

居里研究所（法国）

Chapter 14. Theory of Active Particles and Drops Driven by Chemical Reactions: The Role of Hydrodynamics on Self-propulsion and Collective Behaviours

第 14 章化学反应驱动的活性粒子和液滴理论：流体动力学对自推进和集体行为的作用

• DOI: 10.1039/9781788013499-00339
• 发表时间: 2018
• 期刊: Self-organized Motion: Physicochemical Design based on Nonlinear Dynamics
• 作者: Yoshinaga N.;Yabunaka S.
• 通讯作者: Yabunaka S.

Isothermal transport of a near-critical binary fluid mixture through a capillary tube with the preferential adsorption

近临界二元流体混合物通过毛细管的优先吸附等温传输

• DOI: 10.1063/5.0090218
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physics of Flluids
• 作者: Takeshi Mito;Taiki Nakayama;Keisuke Miyamoto;Yusuke Nakai;Koichi Ueda;Slavomir Gabani;Gabriel Pristas;Karol Flachbart;Konral Siemensmeyer;Natalia Shitsevalova;Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani
• 通讯作者: Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani