癌细胞在微通道中的短暂流动诱导变形:一个一般的计算模型和实验

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 计算生物学 计算生物学
• 癌症研究 癌症研究

背景情况:

• 一个先前的3D计算模型模拟了癌细胞通过微通道的传输,考虑粘性弹性膜,粘性细胞质和细胞核.
• 该模型成功地预测了人类白血病 (HL-60) 细胞在狭窄通道中的变形,使用沉浸边界格子博尔茨曼法.
• 由于实验数据有限,该模型对不同细胞类型和流体几何学的一般适用性未经验证.

研究的目的:

• 实验验证计算模型在微通道中悬浮癌细胞动态的一般适用性.
• 在剪切和延伸流体几何学中研究人类前列腺癌 (PC-3) 和白血病 (K-562) 细胞的流动诱导动态.
• 将实验结果与不同癌症细胞系和微通道配置的数值模拟进行比较.

主要方法:

• 人类前列腺癌 (PC-3) 和白血病 (K-562) 细胞通过两个不同的微通道几何体验的微流体过渡.
• 利用以剪切和延伸流为主导的几何形状来表示各种微流体条件.
• 采用先前开发的3D计算模型 (浸泡边界格子博尔茨曼法) 进行数值模拟.

主要成果:

• 人类前列腺癌 (PC-3) 和白血病 (K-562) 细胞表现出质量上类似的流动诱导动态.
• 计算模型准确地预测了切割和延伸流体几何学中的两个细胞系的短暂细胞变形.
• 实验数据证实了该模型在不同癌细胞类型和微通道设计中的预测能力.

结论:

• 经过验证的计算模型作为预测微通道中悬浮癌细胞动态的一般框架.
• 该模型的准确性扩展到各种流量条件下的固体 (PC-3) 和液体 (K-562) 瘤细胞系.
• 这为了解微流体应用中的癌细胞机制提供了一个强大的工具.