Учёные Пермского Политеха (ПНИПУ) разработали компьютерную модель эпителиальной ткани, которая способна прогнозировать развитие серьёзных патологий. Алгоритм имитирует поведение живых клеток при порезах, ожогах и онкологических процессах, сообщили «Жуковский.Life» в пресс-службе вуза.
«Наша внутренняя среда неоднородна — она содержит как жёсткие, так и упругие границы. Исследования показали, что биологические элементы ведут себя совершенно по-разному в зависимости от типа окружающих препятствий. На жёстких границах возникает зона максимального давления — клетки упираются в неподвижную преграду, формируя плотные скопления и опасные точки напряжения», — пояснил Иван Красняков, доцент кафедры «Прикладная физика» ПНИПУ.
Новая модель уникальна тем, что объединяет агентный подход, где каждая клетка ведёт себя как самостоятельный объект, и учёт хемомеханических взаимодействий. Это позволяет виртуальным клеткам двигаться, делиться, чувствовать сжатие и растяжение, полностью повторяя поведение живых тканей.
«Когда структурные элементы перестают делиться, то возникают области с повышенным давлением. Это приводит к тяжёлым последствиям: при диабете клетки кожи не могут закрывать раны, а в лёгких образуется рубцовая ткань вместо здоровой», — добавил Максим Бузмаков, младший научный сотрудник кафедры.
Модель выявила, что при нарушении деления клеток энергия в системе распределяется неравномерно, достигая критических значений. Это напрямую связано с развитием фиброза лёгких или хронических ран у диабетиков. На практике модель позволит врачам на основе биопсии пациента создавать цифровую копию его ткани и подбирать индивидуальное лечение, прогнозируя рост опухоли и эффективность терапии. Исследование опубликовано в «Российском журнале биомеханики».
Недавно был создан ортез учёными ПНИПУ из инновационного материала — сшитого полиэтилена с эффектом памяти формы. При нагреве до 60–70°C медицинским феном термоусаживаемая трубка плотно облегает палец, создавая идеальную индивидуальную фиксацию. Ключевое преимущество разработки в том, что по мере спада отёка ортез продолжает плотно прилегать к конечности, адаптируясь к изменению её объема и обеспечивая стабильную поддержку на всех этапах реабилитации после травмы.