Numerical simulation of cell aspiration by micropipette - Ourique, Gustavo (2024)
As células formam os blocos de construção fundamentais dos organismos vivos e entender as propriedades mecânicas dos tecidos que elas formam tem implicações significativas na progressão do câncer, na cicatrização de feridas e na embriologia. Neste estudo, apresentamos um modelo bidimensional onde cada célula consiste em partículas conectadas por molas, funcionando como forças de perímetro, e um segundo termo desempenhando o papel de conservação de área. O objetivo deste trabalho é investigar os parâmetros mecânicos compatíveis com a aspiração por micropipeta de um grupo formado por essas células e relacioná-los com o comportamento macroscópico de um tecido. Para validar a precisão de nosso modelo celular, realizamos simulações de aspiração por micropipeta em células individuais. Nossos resultados demonstram que um modelo mecânico unidimensional pode descrever efetivamente o comportamento de células individuais. Esse achado sugere que medidas macroscópicas, como estiramento celular, podem ser usadas para extrair parâmetros celulares microscópicos. Também observamos que a atividade celular não influencia significativamente as propriedades mecânicas das células neste cenário específico. Indo além das células individuais, estendemos nossas simulações para agregados celulares para explorar seus parâmetros internos. Ao submeter agregados celulares à aspiração por micropipeta, pudemos mapear parâmetros internos que poderiam ser potencialmente aplicados a células reais. Descobrimos que em nosso modelo a adesão celular não impacta a velocidade do fluxo viscoso a menos que seja forte o suficiente para obstruí-lo completamente. Além disso, descobrimos uma correlação linear entre a pressão mínima de aspiração necessária para que os agregados celulares sejam aspirados em um fluxo viscoplástico contínuo e a força de adesão da membrana celular. Esse resultado destaca a importância de considerar as propriedades adesivas ao estudar agregados celulares e seu comportamento sob força. Em conclusão, nosso estudo contribui com novos insights sobre os parâmetros mecânicos de tecidos, aprimorando a compreensão da dinâmica de tecidos celulares.