Projekti / Programi
Nelinearna mehanika bioloških tkiv in njihovih tumorjev
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
tkiva, mehanika, gubanje, tumor, ogliščni model
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
21. marec 2023;
A3 za obdobje 2017-2021
Podatki za razpise ARRS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
20 |
359 |
331 |
16,55 |
| Scopus |
20 |
361 |
327 |
16,35 |
Raziskovalci (3)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
85.573 |
Povzetek
Funkcija in oblika bioloških tkiv sta tesno povezana, kar je še posebej očitno pri rakavih obolenjih, saj je prav ostopanje tkiva od njegove normalne strukture eden glavnih indikatorjev bolezni. Žal pa je razumevanje povezave med funkcijo in obliko tkiv zaradi kompleksnosti teh materialov velik izziv, ki zahteva znanja iz različnih vej naravoslovja vključno z biologijo, eksperimentalno biofiziko in teoretično biofiziko. V okviru predlaganega projekta se bomo tega izziva lotili z razvojem in študijo naprednih računalniških modelov bioloških tkiv, s katerimi bomo poizkušali razumeti njihove viskoelastične lastnosti, razvoj kompleksnih oblik in mehanskih sprožilcev nastanka anomalnih struktur, ki so lahko znak rakavih obolenj. Naslovili bomo tri vsebinsko povezane teme: (i) Nelinearna elastičnost epitelijskih gubanj, (ii) Rast tumorjev in (iii) Struktura in reologija trirazsežnih celičnih skupkov. V prvem delu nas bo zanimal nastanek nagubanih oblik epitelijskih tkiv na površinah organov. S kombinacijo diskretnega ogliščnega modela prečnega preseka epitelija in efektivne nelinearne teorije elastičnosti bomo poizkušali razumeti pogoje, ki vodijo do gubanja, ter nabor možnih oblik, ki pri tem nastanejo. Še posebej nas bodo zanimali nelinearni efekti, ki vzpostavijo karakteristično valovno dolžino periodičnih vzorcev. Ugotoviti kako so ti vzorci odvisni od mehanskih lastnosti posameznih celic kot tudi mehanskih lastnosti podpornih struktur, npr. bazalne membrane in substrata, bo pomembno za razumevanje razlik med biološkimi tkivi in “običajnimi” neživimi materiali. V drugem delu bomo naslovili mehaniko rasti tumorjev tako v enoslojnih kot večslojnih epitelijih. Razvili bomo diskretni ogliščni model epitelijskih tkiv, ki bo vključeval skupek mutiranih celic s hitro rastjo in pogostimi delitvami. Posebej se bomo osredotočili na to, kako mehanske lastnosti bazalne membrane in globljih plasti tkiv vplivajo na rast tumorja in na posledične deformacije tkiva kot celote. Naši rezultati bodo pripomogli k boljšemu razumevanju vloge mehanike pri nastanku in rasti tumorjev, kar bi lahko bilo pomembno pri izboljševanju metod za postavitev prognoze in metod zdravljenja. Nazadnje bomo v sklopu tretjega dela študirali strukturo in reologijo trirazsežnih celičnih skupkov. S kombinacijo preprostega statistično-mehanskega prostopa, ki temelji na Markovski verigi, in bolj detajlnega numeričnega pristopa, ki temelji na ogliščnem modelu trirazsežnih tkiv, bomo pozikušali razumeti, kako hitre celične delitve določajo strukturo rakavih celičnih skupkov, pod katerimi pogoji se skupki obnašajo kot trdnine in pod katerimi pogoji kot tekočine, ter kako različni aktivni procesi na nivoju celic vplivajo na njihove reološke lastnosti. Naši rezultati bodo predstavljali tudi pomemben korak naprej z vidika metodologije, saj zaradi kompleksnosti strukture teh materialov trenutno tako detajlne numerične metode za opis mehanike trirazsežnih celičnih skupkov še ne obstajajo. Naše metode bodo zapolnile del te vrzeli. V sklopu predlaganega projekta bomo prišli do rezultatov, ki bodo predstavljali pomemben prispevek na področju mehanike tkiv. Še pomembneje, skupaj z našimi novimi pristopi bodo ti rezultati odprli nove smernice za nadaljne raziskave in ponudili izboljšane numerične metode za študijo nelinearne mehanike bioloških tkiv in njihovih tumorjev.
