A two-component model of the red blood cell membrane and other mathematical models in medicine (2021)
- Authors:
- Autor USP: MEACCI, LUCA - ICMC
- Unidade: ICMC
- Sigla do Departamento: SME
- Subjects: MATEMÁTICA; MODELOS MATEMÁTICOS; CITOESQUELETO; CONTROLE ÓTIMO; DOENÇA DE ALZHEIMER; COVID-19; FADIGA (FISIOLOGIA); CÉLULAS-TRONCO
- Keywords: Alzheimer's disease; Biological fluid mechanics; Cancer stem cells; Cytoskeleton; Fadiga pandêmica; Fluid-solid interactions; Glóbulo vermelho; Interações fluido-sólido; Lipid membrane; Manipulação de partículas; Mathematical modeling; Mecânica biológica dos fluidos; Membrana lipídica; Numerical simulations; Optimal control; Pandemic fatigue; Particles manipulation; Red blood cell; Simulações numéricas
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese consiste na apresentação de uma série de artigos para a definição de um modelo matemático original de dois componentes para a membrana dos glóbulos vermelhos. O modelo, inspirado nos melhores modelos disponíveis atualmente, considera o citoesqueleto como uma estrutura elástica não linear discreta. A novidade do trabalho proposto é acoplar esse esqueleto com modelos contínuos ao invés dos modelos discretos mais comuns (dinâmica molecular, métodos de partículas) da bicamada lipídica. A interação do citoesqueleto sólido com a bicamada, que é um fluido bidimensional, é feita por meio de forças de adesão adaptando algoritmos de adesão sólido-sólido eficientes. O tratamento contínuo das partes do fluido é bem justificado por argumentos de escala e leva a problemas numéricos muito mais estáveis e precisos quando, como é o caso, o tamanho das moléculas (0.3 nm) é muito menor do que o tamanho geral (≅ 8000 nm). A versão mais avançada do modelo também leva em consideração a contribuição do citosol, modelado como um fluido interno obedecendo a um comportamento Newtoniano. A formulação computacional do modelo pode ser usada para estudar o comportamento normal e patológico dos glóbulos vermelhos em processos transitórios lentos. Nos artigos, muitas simulações e aplicações são mostradas. Uma certa atenção foi dada para apresentar a boa postura matemática do modelo. O trabalho de tese foi realizado no âmbito de atividade de pesquisa de apoio ao Instituto Nacional de Ciênciae Tecnologia em Medicina Assistida por Computação Científica (INCT - MACC) do Brasil. O documento contém artigos adicionais publicados contendo novas propostas de modelos matemáticos com aplicações relevantes na medicina. Esses tópicos adicionais lidam com a manipulação e controle ótimo de partículas em micro-fluidos, a modelagem de progresso e tratamento de doenças como câncer com a presença de células-tronco cancerosas e doença de Alzheimer, e um modelo epidemiológico sobre a propagação do COVID-19 que simula a reação social devido à fadiga pandêmica.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2021
- Data da defesa: 24.06.2021
-
ABNT
MEACCI, Luca. A two-component model of the red blood cell membrane and other mathematical models in medicine. 2021. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-24082021-095359/. Acesso em: 11 fev. 2026. -
APA
Meacci, L. (2021). A two-component model of the red blood cell membrane and other mathematical models in medicine (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-24082021-095359/ -
NLM
Meacci L. A two-component model of the red blood cell membrane and other mathematical models in medicine [Internet]. 2021 ;[citado 2026 fev. 11 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-24082021-095359/ -
Vancouver
Meacci L. A two-component model of the red blood cell membrane and other mathematical models in medicine [Internet]. 2021 ;[citado 2026 fev. 11 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-24082021-095359/ - Interaction between crowding and growth in tumours with stem cells: conceptual mathematical modelling
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