溶融高分子の内部において分子鎖が形成するからみあい構造のダイナミクス解析

熔融聚合物内部分子链形成的缠结结构的动力学分析

基本信息

批准号：
10J01270
负责人：
奥田覚
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

組織・器官の形態形成は、多細胞集団が自律的な秩序を形成する過程であり、この過程では、細胞レベルの力学的挙動が極めて重要な働きをしている。すなわち、この形態形成過程では、細胞の変形や配置替え、増殖、頂端面の収縮などの細胞活動の力学作用、および、多細胞間の力学相互作用が重要な役割を担っている。本研究は、前年度までに構築した高分子レオエロジーのための数理モデルのフレームワークを応用し、多細胞レベルの力学作用を考慮した組織形態形成の数理モデルを構築した。そして、数値シミュレーションを行うことにより、細胞レベルの力学作用が、空間スケールを超えた組織レベルの形態形成過程に及ぼす影響を多細胞バイオメカニクスの観点から検討した。組織の形態形成に伴う複雑な変形過程を多細胞レベルから解析するため、粒子系モデルを基本とした三次元頂点モデルを発展させ、リバーシブル・ネットワーク・リコネクション(RNR)モデルを新たに構築した。このRNRモデルでは、ネットワークトポロジー・細胞形状・エネルギーが可逆となるように細胞の配置換えのルールを改良し、組織の大変形過程の解析を可能にした。重要な細胞活動の一つである細胞増殖が組織の形態形成に及ぼす影響を解析するため、RNRモデルを枠組みとした細胞増殖の数理モデルを構築した。このモデルを用いた数値シミュレーションにより、細胞成長・細胞分裂の振る舞いが、組織の形態形成過程に及ぼす影響の解析を可能にした。以上、本研究は、組織の形態形成過程の幅広い力学作用を捉えることにより、多細胞バイオメカニクスに対する新たな知見を提供するものである。

组织器官的形态发生是多细胞群体形成自主秩序的过程，在这个过程中，细胞水平的力学行为起着极其重要的作用。也就是说，在这个形态发生过程中，细胞变形、重排、增殖、顶面收缩等细胞活动的机械效应以及多个细胞之间的机械相互作用发挥着重要作用。在这项研究中，我们应用了去年构建的聚合物流变学数学模型的框架，构建了考虑多细胞水平的机械效应的组织形态发生的数学模型。然后，通过数值模拟，我们从多细胞生物力学的角度研究了细胞水平的力学效应对超越空间尺度的组织水平形态发生过程的影响。为了从多细胞水平分析与组织形态发生相关的复杂变形过程，我们开发了基于粒子系统模型的三维顶点模型，并构建了新的可逆网络重连接（RNR）模型。在这个RNR模型中，细胞重排的规则得到了改进，使得网络拓扑、细胞形状和能量是可逆的，使得分析大的组织变形过程成为可能。为了分析细胞增殖这一重要的细胞活动对组织形态发生的影响，我们以RNR模型为框架构建了细胞增殖的数学模型。使用该模型的数值模拟使得分析细胞生长和细胞分裂行为对组织形态发生的影响成为可能。如上所述，这项研究通过捕获组织形态发生过程中的各种机械效应，提供了多细胞生物力学的新知识。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

シート状多細胞組織の形態発生に関する数理モデルの検討

片状多细胞组织形态发生数学模型的检验

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
木口学;V.L.Joseph Joly;〓思嘉;高井和之;榎敏明;雨宮健太;隅井良平;村松寛之;林卓哉;Y.A.Kim;遠藤守信;J.Campos-Delgado;F.Lopez-Urias;A.Botello-Mendez;H.Terrones;M.Terrones;M.S.Dresselhaus;堀越正美;奥田覚
通讯作者：
奥田覚

Computational biomechanics for large deformations of multiple-cell aggregates during tissue morphogenesis

组织形态发生过程中多细胞聚集体大变形的计算生物力学