2023 Fiscal Year Annual Research Report
Continuum theory of growing cellular tissues and its application to organ formation
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18K13516
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
藪中 俊介 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 任期付研究員 (60749852)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞選別 / 二成分流体 / 極性 / 相分離 / 温度勾配 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生過程においては、異なる種類の細胞が適切に分離すること(細胞選別)が重要である。細胞選別の起こる連続体モデルに関して考察を進めた。極性場の効果が細胞種によって異なるモデルを構築し、連続体モデルの数値シミュレーションを行い、異種の細胞種の相分離が起こることを示していた。本年度は、相分離の冪則を調べ、基盤上の運動であることを反映し、通常の二成分流体の双連結構造における相分離の進行よりも小さな冪を持つことを示した。相分離の界面におけるアクティブな応力の効果に関して考察し、この効果が強い場合、平らな相分離界面が不安定化することを発見した。これにより相分離により成長したドメインは自発的に分裂し、動的なミクロ相分離が実現されることを発見した。また近年、アクティブな系における非相反相互作用による相転移が興味を持たれているが、代表者のモデルにこのような非相反型の相互作用をどのように取り込むかも考察した。
さらにこのような相分離現象を記述する二成分流体の理論の基礎的な研究も行った。一例としては、温度勾配下での熱浸透効果の研究を継続し、詳細な数値計算データの収集、論文の作成投稿を行った。二成分流体の連続体方程式を温度不均一の状況での一成分の気液転移を記述する動的 van der Waals理論に倣って構築した。論文作成の過程でその方程式を解析することで、熱流により誘起される力の表式を導出しているが、従来の先行研究との比較、さらに臨界点近くの二成分流体が上部臨界温度を持つか下部臨界温度を持つかに応じ、輸送の方向が異なることの物理的な解釈も行った。
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