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Type: Dissertação
Title: Dinâmica de sistemas de partículas bidimensionais sob constrições físicas: contribuição da força de atrito para o movimento celular
Author: Miranda, Ana Lídia Santos
First Advisor: Coura, Pablo Zimmermann
Referee Member: Melo, Rossana Correa Netto de
Referee Member: Mendonça, José Paulo Rodrigues Furtado de
Resumo: A mecanomorfogênese de células-tronco embrionárias (hESC), células progenitoras neurais (hNPC) e a migração de células de glioblastoma em ambientes constritivos têm sido amplamente investigadas na literatura recente. Nesta dissertação, buscamos compreender a resposta mecânica de um arranjo de partículas que mimetiza a migração de células de glioblastoma em microcanais confinados. Para isso, utilizamos e adaptamos um código aberto de dinâmica molecular a fim de analisar a evolução espacial do centro de massa do sistema, com ênfase na contribuição da força de atrito para o movimento celular. Foram consideradas diferentes geometrias para o sistema de partículas: uma configuração linear, um círculo fechado, dois círculos concêntricos e uma estrutura celular composta por membrana externa, membrana interna e correntes de filamentos de actina. O movimento celular foi caracterizado a partir do cálculo do centro de massa em cada instante temporal, utilizando as posições e massas das partículas após a integração numérica das equações de movimento. Os resultados foram comparados com a descrição obtida a partir da segunda lei de Newton, considerando que o centro de massa de um sistema de partículas se move como se toda a massa estivesse concentrada nesse ponto e todas as forças externas atuassem diretamente sobre ele. A análise permitiu avaliar a influência das diferentes geometrias e do atrito na dinâmica do sistema, contribuindo para a compreensão dos mecanismos físicos associados à migração celular em ambientes confinados.
Abstract: Recent studies on the mechanomorphogenesis of human embryonic stem cells (hESC), human neural progenitor cells (hNPC), and the migration of glioblastoma cells in constricted environments have highlighted the importance of mechanical effects in cellular dynamics. In this dissertation, we investigate the mechanical response of a particle-based system designed to mimic the migration of glioblastoma cells within confined microchannels. An open-source molecular dynamics code was adapted and implemented to analyze the spatial evolution of the system’s center of mass, with particular emphasis on the contribution of friction forces to cellular motion. Different particle geometries were considered, including a linear arrangement, a closed circular structure, two concentric circles, and a composite cell model consisting of an outer membrane, an inner membrane, and actin filament networks. Cellular motion was characterized by computing the center of mass at each time step using the particle positions and masses obtained after numerical integration of the equations of motion. The results were compared with predictions derived from Newton’s second law, assuming that the center of mass of a particle system moves as if the total mass were concentrated at that point and all external forces acted directly upon it. The analysis provides insights into the role of geometry and friction in the dynamics of confined cellular migration.
Keywords: Simulação computacional
Dinâmica molecular
Atrito
Dinâmica celular
Computer simulation
Molecular dynamics
Friction
Cellular dynamics
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20842
Issue Date: 13-Mar-2026
Appears in Collections:Mestrado em Física (Dissertações)



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