การหมุนแบบแอคทีฟมีบทบาทในการเปลี่ยนผ่านที่ติดขัด-ไม่ติดขัดในเซลล์ที่มีชีวิต

งานวิจัยใหม่นำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับบทบาทของการหมุนในการประกอบเซลล์ที่มีชีวิตด้วยตนเอง งานนี้อธิบายไว้ในSoft MatterและทำโดยLinda Ravazzanoที่มหาวิทยาลัยมิลานภายใต้การดูแลของStefano Zappiและร่วมกับ กลุ่มวิจัย ของCaterina La Porta การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และการทดลองกับสาหร่ายทำให้ทีมได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการติดขัดและการหลุดของเซลล์

ที่ความหนาแน่นสูง งานวิจัยนี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจ

ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างเซลล์ที่มีสุขภาพดีและเซลล์มะเร็งในเนื้อเยื่อของมนุษย์การรวมตัวของเซลล์ในเนื้อเยื่อนั้นแน่นหนาที่ส่วนติดต่อของฟิสิกส์และชีววิทยา เซลล์เป็นระบบทางชีววิทยาที่ซับซ้อนซึ่งรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมและสื่อสารกับเซลล์อื่นๆ แต่พวกมันยังสามารถแสดงการจัดระเบียบตนเองที่ขับเคลื่อนโดยเทอร์โมไดนามิกส์อย่างหมดจด

ออกจากสมดุลการเคลื่อนที่ของเซลล์ (การเคลื่อนที่ของมัน) ต้องการพลังงานที่ป้อนเข้ามาอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเซลล์ที่เคลื่อนที่ได้จึงไม่อยู่ในสมดุล ระบบองค์ประกอบเคลื่อนที่ดังกล่าวอยู่ในหมวดหมู่ของสารออกฤทธิ์ มีการสังเกตพฤติกรรมแบบไดนามิกที่น่าตกใจในระบบที่ใช้งานอยู่ รวมทั้งการแยกเฟสที่เหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่และ การ สะสมที่ขอบเขตที่มั่นคง การวิจัยเรื่องสารออกฤทธิ์ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การขับเคลื่อนด้วยตนเอง แต่ยังสังเกตไดนามิกโดยรวมในระบบของอนุภาคที่หมุนได้เอง

C. reinhardtiiเป็นสาหร่ายเซลล์เดียวที่มีจุดตาที่ไวต่อแสง 

ซึ่งจะสแกนสภาพแวดล้อมด้วยการหมุนขณะที่มันแหวกว่าย Ravazzano และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบขอบเขตที่พฤติกรรมโดยรวมของสาหร่ายสามารถทำซ้ำได้โดยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของดิสก์หมุน จากนั้นพวกเขาได้แสดงให้เห็นในการจำลองว่าการหมุนสามารถทำให้เกิดทรานซิชันที่ติดขัด-ไม่ติดขัดที่เศษส่วนที่มีปริมาณมาก

โดยทั่วไปจะสังเกตเห็นการรวมตัวของอนุภาคแอคทีฟที่ความหนาแน่นสูง ซึ่งปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคจะมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม สาหร่ายมีแนวโน้มที่จะรวมกลุ่มกันเพื่อตอบสนองต่อความเครียด และอาจทำงานรวมกันในสารแขวนลอยที่เจือจาง การเติมโซเดียมคลอไรด์ลงในสื่อจะกระตุ้นให้สาหร่ายก่อตัวเป็นกระจุกที่หมุนได้ สิ่งนี้ยังพบเห็นได้ในการจำลองดิสก์ภายใต้แรงบิดเชิงรุก แต่เฉพาะในกรณีที่มีการยึดเกาะระหว่างดิสก์เท่านั้น สิ่งนี้บ่งชี้ถึงความสำคัญของการรวมกลุ่มที่เหนี่ยวนำให้เกิดความเครียดและแรงบิดเชิงรุกในการเคลื่อนที่ของสาหร่าย

แรงบิดและการติดขัดที่แอ็คทีฟทรานซิชันการรบกวนเกิดขึ้นเมื่อระบบของอนุภาคอัดแน่นจนกลายเป็นของแข็งโดยไม่มีการตกผลึก ปรากฏการณ์นี้ซึ่งพบเห็นได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต มักเกิดขึ้นเมื่อความหนาแน่นของระบบเพิ่มขึ้น

เซลล์ C. reinhardtiiจะไม่แสดงการติดขัดที่ความหนาแน่นสูง เนื่องจากเมื่อเซลล์หนาแน่น การเคลื่อนที่ของเซลจะเพิ่มขึ้น Ravazzano และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่าการหมุนของสาหร่ายจะเพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการเบียดเสียดซึ่งขัดขวางการติดขัด

สมมติฐานนี้ได้รับการทดสอบในการจำลอง

โดยการเตรียมดิสก์ที่มีแรงขับเป็นศูนย์ที่เศษส่วนปริมาตรการรบกวนแบบพาสซีฟและเพิ่มการหมุน สังเกตการเปลี่ยนจากสถานะติดขัดเป็นสถานะไม่ติดขัดที่แรงบิดเกณฑ์ แม้ว่าจะต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตอบสนองของสาหร่าย แต่เห็นได้ชัดว่าเป็นไปได้ที่แรงบิดแบบแอคทีฟจะกระตุ้นให้เกิดการติดขัด

สาหร่าย ‘breaststroke’ ซิงโครไนซ์จากภายในการเพิ่มการขับเคลื่อนด้วยตัวเองในแบบจำลองทำให้พฤติกรรมการประกอบตัวเองซับซ้อน เมื่อแรงบิดเพิ่มขึ้น ระบบก็จะติดขัดก่อนแล้วจึงคลายการติดขัด คำอธิบายที่นำเสนอโดยทีมมิลานคือครอสโอเวอร์ระหว่างการขับเคลื่อนและการหมุนเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมของสาหร่าย

ที่แรงบิดต่ำ อนุภาคที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองจะหลีกเลี่ยงการติดขัดเนื่องจากเคลื่อนที่อย่างสอดคล้องกัน แต่การหมุนจะสุ่มการเคลื่อนที่ของอนุภาคและเกิดการติดขัดเมื่อเพิ่มขึ้น ที่แรงบิดที่สูงขึ้น การหมุนจะมีผลเหนือการขับเคลื่อนตัวเองและการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ติดขัดจะสังเกตได้เหมือนเมื่อก่อน

แนวโน้มในบทความที่อธิบายการศึกษานี้ นักวิจัยได้เน้นถึงความคล้ายคลึงกันระหว่างการเปลี่ยนผ่านที่ติดขัดของดิสก์และการเปลี่ยนแปลงจากของแข็งเป็นของเหลว เช่น สถานะที่สังเกตได้ในเซลล์ที่มีสุขภาพดีเมื่อเทียบกับเซลล์มะเร็ง พวกเขายังตั้งข้อสังเกตเกี่ยวกับ “บทบาทที่เป็นไปได้สำหรับการหมุนในการย้ายเซลล์โดยรวม” และให้การก่อตัวที่สังเกตได้ของvorticesในเซลล์เยื่อบุผิวที่คับแคบเป็นตัวอย่าง

แม้ว่าจะเคยพบเห็นมาก่อนในระบบทางกายภาพที่แตกต่างกันมาก เช่น ตัวนำยิ่งยวดและคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ ” กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสองขั้นตอน: ขั้นแรก โหมดเลเซอร์เดี่ยวแบ่งออกเป็นรูปคลื่นที่ปั่นป่วนและไม่เสถียร ในที่สุด พลังงานจะกระจุกตัวอยู่ในฮาร์โมนิกของความถี่เลเซอร์ดั้งเดิม ก่อตัวเป็นหวีความถี่ แม้ว่าจะมีฟันเพียงซี่เดียวประมาณเก้าซี่ก็ตาม

แสดงสเปกตรัมความถี่โซลิตันและไมโครเรโซเนเตอร์แก้วหวีความถี่ให้พลังงานกับสเปกโตรมิเตอร์บนชิปตัวใหม่“ยังมีอะไรให้ทำอีกมาก” พิคคาร์โดกล่าว “จนถึงตอนนี้ ฟิสิกส์ที่น่าสนใจมากมายแสดงให้เห็นว่าถูกจำกัดให้อยู่ในโลกของหวีเคอร์เท่านั้น ฉันคิดว่าทั้งหมดนี้สามารถแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ใน QCLs และในเรื่องนี้เราเพิ่งทำขั้นตอนแรก ฉันไม่คิดว่าทั้งสองระบบจะเป็นคู่แข่งกัน เพราะพวกเขากำลังจะส่งผลกระทบต่อช่วงสเปกตรัมที่แตกต่างกัน แต่ฉันคิดว่าเราสามารถเรียนรู้จากกันและกันได้”

Credit : csopartnersforchange.org developerhc.com drugfreeasperger.com edgenericviagra.com embracingeveryday.net