En este trabajo se desarrollar un modelo computacional que permite simular y predecir las deformaciones sucesivas que tienen lugar durante fases de la embriogénesis que han sido biológicamente bien detalladas. Las simulaciones resultantes tienen como objetivo reproducir la sincronización en la dinámica celular, las fuerzas que la dirigen, y la regulación genética y química del desarrollo embrionario.
Los modelos numéricos tradicionales, basados mayoritariamente en elementos finitos, muestran dificultades en capturar tanto los cambios de geometría como las propiedades no lineales del material. El modelo propuesto hereda la partición física en células biológicas, y está consecuentemente basado en un medio discontinuo, en vez de un medio continuo. El modelo resuelve el equilibrio mecánico de las fuerzas intra- e inter-celulares, y para ello, combina estrategias de modelos centrados y de vértices, que a su vez son ampliados con ecuaciones de difusión/reacción que simulan y controlan la respuesta mecánica de la célula.
This work aims to develop a computational model that can simulate and predict those successive deformations that biologically well understood cell shape changes take place in embryogenesis. The resulting simulations aim to reproduce the synchronised cell dynamics, the mechanical forces that drive them, and also the chemical and genetic regulation of embryo development.
Traditional numerical models, which are mainly based on finite element techniques, are unable to capture the geometrical changes and the non-linear material properties. The proposed model inherits the physical partition in biological cells, and is thus based in a discontinuum rather than a continuum medium. The model aims to solve the mechanical equilibrium of intra- and inter-cellular forces, and in order to do so, it combines cell-centred and vertex strategies, which are in turn enhanced with diffusion-reaction equations that simulate and control the cell mechanical response.
