.Neighbor-enhanced diffusivity in dense, cohesive cell populations
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.When Light and Electrons Spin Together: Advancing Toward Petahertz Electronics Based on Quantum Materials
빛과 전자가 함께 회전할 때: 양자 재료를 기반으로 한 페타헤르츠 전자를 향한 전진
주제:막스 플랑크 연구소양자 재료 막스 플랑크 물질의 구조 및 역학 연구소 작성 2022년 7월 20 일 적외선 펄스는 전자 역학을 자극합니다. 적외선 펄스(파란색)는 벌크 Na3Bi에서 전자 역학을 자극합니다. 강력한 스핀-궤도 결합으로 인해 '스핀 업' 전자(빨간색 화살표)와 '스핀다운' 전자(파란색 화살표)가 서로 다른 움직임을 따르며, 이는 방출된 조화광(파란색 및 보라색 펄스)에 의해 추적될 수 있습니다. 출처: © Nicolas Tancogne-Dejean / Jörg Harms, MPSD
막스 플랑크 물질 구조 및 역학 연구소(Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter, MPSD)의 이론 물리학자들은 강렬한 레이저 사이의 결합, 전자의 운동 및 스핀이 초고속 시간 척도에서 빛의 방출에 어떻게 영향을 미치는지 보여주었습니다. 모든 종류의 물질에 존재하는 전자는 하전 입자이므로 빛의 적용에 반응합니다.
강렬한 빛 필드가 고체에 부딪힐 때 전자는 로렌츠 힘이라고 불리는 힘을 경험하여 전자를 구동하고 재료의 특성을 반영하는 정교한 역학을 유도합니다. 이것은 차례로 고조파 발생이라고 하는 잘 알려진 현상인 다양한 파장의 전자에 의해 빛을 방출합니다. 라이트 필드의 영향으로 전자가 정확히 어떻게 움직이는지는 대칭, 토폴로지 및 밴드 구조를 비롯한 고체 속성의 복잡한 혼합과 광 펄스의 특성에 따라 달라집니다. 또한 전자는 팽이와 같습니다. 그들은 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하는 경향이 있으며 양자 역학에서 전자의 "스핀"이라고 불리는 속성입니다.
최근 연구에서 MPSD의 팀은 Dirac semimetal( 그래핀 의 3차원 유사체 ) 로 알려진 토폴로지 물질인 Na 3 Bi 에서 빛과 전자의 스핀이 어떻게 상호 작용할 수 있는지 이해하는 도전적인 작업을 수행했습니다. 스핀-궤도 커플링으로 알려진 효과를 통해. 이 상대론적 효과는 입자의 회전을 전위 내부의 운동과 결합합니다. 전위는 강렬한 빛이 초고속 시간 척도에서 수정할 수 있는 전위입니다. 스핀-궤도 커플링이 이러한 시간 척도에서 전자 역학에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 이해하는 것은 이 효과가 자주 나타나는 복잡한 양자 물질의 전자 역학을 이해하는 데 중요한 단계입니다.
실제로 미래의 기술 응용 분야에서 양자 물질을 흥미롭게 만드는 것은 스핀-궤도 커플링입니다. 그것은 차세대 전자 장치, 즉 위상 전자 시스템으로 이어질 것으로 예상됩니다. 저자들은 스핀-궤도 결합이 고체의 전자 밴드 내에서 전자의 속도에 어떻게 영향을 미치고 전자의 스핀에 의존하는 자기장처럼 효과적으로 작용하는지 보여줍니다. 그들은 전자 속도의 변화가 Na3Bi의 전자 역학에 어떻게 영향을 미칠 수 있으며 이 효과가 때때로 고차 고조파 생성에 해로울 수 있음을 보여줍니다.
이 물질은 비자성이지만, 팀은 전자의 스핀이 역학에 중요하다는 것을 보여주었습니다. 전자가 느끼는 전위와 결합하기 때문입니다. 더 중요한 발견은 스핀-궤도 커플링이 방출된 고조파의 특성(예: 타이밍)을 수정할 수 있다는 것입니다. 이러한 변화에는 내부 전자 역학에 대한 중요한 정보가 포함되어 있습니다. 특히, 저자는 스핀 전류에 의해 주어진 초고속 스핀 역학이 방출된 빛의 속성에 인코딩된다는 것을 보여줍니다. 현재 스핀 전류를 측정하는 것이 어렵다는 점을 감안할 때, 본 연구는 강한 빛을 사용하여 스핀 전류의 고조파 분광법과 자화 역학 또는 양자 물질에 존재할 수 있는 특이한 스핀 질감을 수행하는 것에 대한 흥미로운 관점을 제시합니다. 이 연구는 양자 재료를 기반으로 한 페타헤르츠 전자 장치의 개발을 향한 중요한 단계인 강한 자기장에 의해 구동되는 고체에서 스핀-궤도 커플링, 스핀 전류, 토폴로지 및 전자 역학 간의 연결을 더 잘 이해하기 위한 플랫폼 역할을 합니다.
참조: Nicolas Tancogne-Dejean, Florian G. Eich 및 Angel Rubio의 " 토폴로지 Dirac 반금속 Na 3 Bi 의 고조파에 대한 스핀-궤도 결합의 영향 ", 2022년 7월 6일, npj Computational Materials . DOI: 10.1038/s41524-022-00831-6
.Neighbor-enhanced diffusivity in dense, cohesive cell populations
조밀하고 응집력 있는 세포 집단에서 이웃 강화 확산성
저자 이현규, 이경진 플로스 엑스 버전 2 게시일: 2021년 9월 23일 https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1009447 기사
측정항목 코멘트 언론 보도 동료 평가 추상적인 저자 요약 소개 결과 논의 결론 행동 양식 지원 정보 감사의 말 참고문헌 독자 코멘트 피규어 추상적인 세포 조직 내에서 세포의 분산 또는 혼합은 형태 형성, 면역 작용, 종양 전이에 이르는 다양한 생물학적 과정에서 중요한 특성입니다.
'운동의 접촉 억제' 현상으로 조밀하게 채워진 응집력 있는 집단 내에서 세포가 어떻게 그러한 과정을 달성하는지 의아해합니다. 여기서 우리는 적절한 정도의 세포-세포 접착성이 흥미롭게도 개별 세포의 초확산 특성을 향상시킬 수 있음을 보여줍니다.
-우리는 MDA-MB-231 세포주의 크롤링의 이동 궤적을 체계적으로 특성화하며, 이들은 자유롭게 크롤링하는 단일, 2개 세포의 응집성 이중선, 4중항 및 2차원 기질의 합류 인구를 포함하여 여러 가지 다른 클러스터링 모드에 있습니다. 간단한 셀룰러 Potts 모델의 데이터 분석 및 컴퓨터 시뮬레이션에 이어, 혼합 이벤트에 따른 세포 이중체 및 세포 사중체의 향상된 확산성 및 주기적 회전과 같은 모든 주요 실험 관찰을 충실하게 요약한 결과, 활성 자체 추진력과 세포 세포 접착의 적절한 조합이 관찰된 결과를 생성하기에 충분하다는 것을 발견했습니다.
현상.
또한 이 두 가지 요인에 대한 조정 매개변수가 다양한 집합적 동적 상태를 포괄한다는 것을 발견했습니다.
저자 요약 조밀한 생물학적 조직 내에서 세포의 분산 또는 이동은 패턴 형성, 면역 작용, 종양 전이에 이르는 다양한 생물학적 과정에 필수적입니다. 그러나 세포가 이웃 세포에 "갇힌" 것으로 추정될 때 세포가 어떻게 그러한 능력을 획득하는지 매우 당혹스럽습니다.
-여기에서 우리는 (MDA-MB-231) 유방암 세포가 거의 간섭 없이 자유롭게 기어 다닐 때보다 조밀하게 밀집된 인구 내에서 더 지속적으로 확산되는 특이한 특성을 보고합니다. 이 속성은 서로 달라붙어 클러스터를 형성하는 것을 선호하기 때문에 다소 놀랍습니다. 그러나 흥미롭게도 우리는 끈적끈적한 이웃이 있으면 접촉하는 두 개의 활성 세포가 주기적으로 회전하여 사교 댄스를 연상케 할 뿐만 아니라 밀집된 인구 내에서 세포의 지속성을 향상시킨다는 것을 발견했습니다.
https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1009447#sec018
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메모 2207242009 나의 사고실험 oms 스토리텔링
우리의 일상 속에는 돌발적인 상황이 벌어진다. 자동차 사고예방으로 흔히 사용하는 에어백을 대신하여 알약을 하나 먹었더니, 세포가 돌발적으로 강화되어지는 반사신경의 역할도 MDA-MB-231유방암 세포의 행동으로 인공지능과 함께 위기를 극복할 수 있다.
이현규 논문의 데이타대로 다양한 재료를 이용한 시뮬레이션 실험이 가능하므로 실용적 상품화의 가능성이 나타낼 수 있다.
우주시대에 유해한 우주환경에서 인체를 방어하는 돌발 댄스의 매카니즘으로 해결될 수 있다.
이는 인체의 면역체계가 아닌 다양한 외부환경에 다양성의 방어체계에 관련된 기초과학의 단서임이 분명하다. 허허. 샘플a.oms의 방어체계가 oms+1의 +1이 바로 세포의 돌발댄스 일 것으로 보인다.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.qoms(standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001
sample b.poms(standard)
p&pp=6n-1(+1)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
-Here we report the unusual property of (MDA-MB-231) breast cancer cells to proliferate more consistently within a densely populated population than when they crawl freely with little or no interference. This property is somewhat surprising because they prefer to stick together to form clusters. Interestingly, however, we found that in the presence of sticky neighbors, two active cells in contact rotate periodically, reminiscent of a ballroom dance, as well as enhancing the persistence of cells within dense populations.
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memo 2207242009 my thought experiment oms storytelling
In our daily life, unexpected things happen. The role of the reflex nerve, which is suddenly strengthened by taking a pill instead of an airbag, which is commonly used to prevent car accidents, can also overcome the crisis with artificial intelligence through the action of MDA-MB-231 breast cancer cells.
According to the data of Hyungyu Lee's thesis, simulation experiments using various materials are possible, so the possibility of practical commercialization can be shown.
It can be solved by the mechanism of sudden dance that defends the human body in the harmful space environment in the space age.
It is clear that this is a clue from basic science related to the defense system of diversity in various external environments rather than the immune system of the human body. haha. The defense system of sample a.oms, +1 of oms+1 seems to be the cell's sudden dance.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
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0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.qoms(standard)
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sample b.poms(standard)
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0q000000000
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sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
.Role of senescent cells in the motile behavior of active, non-senescent cells in confluent populations
합류 인구에서 활성, 비노화 세포의 운동성 거동에서 노화 세포의 역할
타마라 리즈 가부아르디 ,이현규 &이경진 과학 보고서 용량 12 , 문서 번호: 3857 ( 2022 ) 이 문서 인용 362 액세스 1 고도계 측정
항목세부
추상적인 합류 인구에서 세포 이동의 특성은 세포 간 상호 작용의 특성뿐만 아니라 크롤링의 방향 지속성과 같은 세포 고유 속성에 따라 다릅니다. 또한, 생물학적 조직(또는 세포 배양)은 거의 항상 이방성을 갖고 있으며 그들 역시 세포 운동성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 관점에서 볼 때, 활성 세포의 합류 집단에서 세포 노화의 출현은 흥미로운 질문을 제기합니다.
세포 노화는 세포가 영구적인 성장 정지 상태에 들어가고 일반적으로 극적인 신체 팽창을 나타내는 과정입니다. 따라서 무작위로 출현하는 노화 세포는 초기에 균질한 세포 집단을 두 가지 별개의 세포 유형의 "이원 혼합물"로 변형시킵니다. 여기, MDA-MB-231 세포의 체외 배양을 사용하여 우리는 공간적으로 국한된 세포 노화가 합류 집단 내에서 활성 세포의 운동성에 어떻게 영향을 미치는지 조사합니다. 중요하게, 우리는 노화 세포를 둘러싸고 있는 비노화 세포의 운동성 거동에 대한 분석과 세포 Potts의 광범위한 수치 시뮬레이션 결과를 결합하여 비노화 및 노화 MDA-MB-231 세포 사이 계면의 세포간 표면 에너지를 추정합니다.
모델.
정상 세포와 노화 세포의 접착력은 정상 세포보다 훨씬 약하며, 정상 세포가 노화 세포의 경계를 따라 이동하는 '호 길이'는 평균적으로 노화 세포의 지속 길이보다 몇 배 더 큽니다. 조밀하게 포장된 균질한 집단의 정상 세포. 노화 세포와 접촉하는 동안 정상 세포의 방향성 지속 시간도 크게 증가합니다. 노화 세포막의 엄청난 팽창은 필연적으로 세포 접착 분자의 밀도를 감소시키기 때문에 현상은 노화 세포와 관련된 일반적인 특징일 수 있다고 추측합니다.
소개 조직 역학 또는 개별 세포 규모의 세포 운동성은 다양한 생물학적 기능에 중요하며 형태 형성 1 , 2 , 3 , 4 뿐만 아니라 살아있는 유기체의 다양한 부분의 항상성 유지에도 중요합니다. 면역 반응은 상처 부위, 염증 또는 외부 침입으로의 다양한 면역 세포(예: 호중구, 대식세포, 수지상 세포 및 림프구)의 적극적인 이동을 포함합니다. 5 , 6 , 7 , 8 , 9. 또 다른 좋은 예는 가장 재생력이 좋은 기관인 장의 재생 및 복구로 매주 상피 내막을 교체합니다. 이 과정은 또한 수많은 비 상피뿐만 아니라 상피 세포 유형 10 을 포함 합니다. 종종 집단적인 세포 운동성의 또 다른 중요한 예는 암의 침습 2 , 11 , 12 입니다. 이러한 모든 생물학적 현상은 복잡 하다는 공통된 특징을 공유하며 , 그 이유 중 하나는 이방성입니다. 대부분의 생물학적 시스템은 일반적으로 현저한 표현형 변이, 다양한 활성 운동성 수준 및 다양한 분비를 갖는 다양한 유형의 세포를 포함합니다.
13. 이러한 모든 요소의 적절한 조정만이 관련 생물학적 기능의 적절한 유지를 제공할 것입니다. 여기에서 우리는 (특정한 종류의) 국한된 등방성을 갖는 세포의 합류 단클론 집단 내에서 활성 세포 운동성을 특성화하는 데 관심이 있습니다. 우리의 현재 관심 시스템은 간단합니다. 세포 노화를 포함하는 배양물에서 MDA-MB-231 유방암 세포의 조밀한 단층입니다. 우리의 최근 실험 작업은 세포 배양에서 단일 클론 MDA-MB-231 세포주의 집단이 일반적으로 조직 수준의 구조적 변형에서 일부 활성 역할을 수행할 수 있는 세포 노화의 작은 하위 집단을 자발적으로 발달시키는 것으로 나타났습니다 14. 2D 세포 배양에서 세포 노화를 겪고 있는 MDA-MB-231 세포는 표현형적으로 비노화(정상) 세포와 상당히(때로는 100배 이상) 확장된 세포 영역으로 명확하게 구별되므로 종종 " 계란 후라이” 14 , 15 , 16 , 17 , 18 . 세포 노화로 인한 극적인 표현형 변형으로 우리는 확장된 세포 표면이 정상 세포의 세포 접착 특성과 상당히 다른 세포 접착 특성을 가질 것이라고 가정합니다 16 , 19 . 이전에, 초기에 해리되고 무작위로 혼합된 두 가지 다른 유형의 배아 세포가 자발적으로 정렬되어 관련 세포가 약 20개 를 크롤링하지 않는 경우에도 균질한 이진 상 분리를 재설정할 수 있다고 보고되었습니다 .
결과적으로 CPM(Cellular Potts Model)과 관련하여 두 세포 하위 집단의 세포간 접착 특성의 차이는 이러한 분류 현상에 기인합니다 21. CPM의 시뮬레이션에서 세포 집단의 최종 구성은 시스템과 관련된 총 에너지의 전체 최소값을 갖는 상태에 접근하며, 이 중 세포간 표면 에너지(계면의 "끈끈함"을 결정함)가 주요 요소 중 하나입니다. 조직(또는 합류 세포 집단) 역학에 영향을 미치는 요인. 사실, 그것은 완전한 세포 분류 20 , 22 로 이어진 세포의 이진 혼합물에서 서로 다른 인터페이스에 대해 서로 다른 세포 간 표면 에너지를 제안했습니다 . 다른 경우에, 표면 에너지의 다른 수준은 균질한 세포 집단 19 , 23 , 24 의 다른 무리 짓는 행동으로 이어질 수 있습니다 . 이 논문에서 우리 는 (이전에 검증된) CPM의 수치 시뮬레이션 결과와 정상 세포의 각속도 ω s 에 대한 실험 분석 결과를 결합하여 정상 세포와 노화 MDA-MB-231 세포 사이의 세포간 표면 에너지 E sn 을 신중하게 추정합니다 . 노화 세포의 경계를 따라 이동합니다. 우리는 E sn (~ − 20)이 정상 세포 사이의 세포간 표면 에너지( E nn~ - 65); 즉, 정상 세포는 정상 세포 자체보다 노화 세포에 훨씬 약한 접착력을 형성합니다.
결과적으로, 노화된 세포체와 정상 세포가 만날 때마다 방향 지속 시간(및 길이)이 상당히 증가하는 작고 굽은 궤적이 제공됩니다. 결과 실험에서 노화 세포와 접촉하는 정상 세포의 운동성 주어진 고밀도 MDA-MB-231 세포 배양의 경우 노화 세포가 공간과 시간 모두에서 무작위 방식으로 초기 파종에서 자발적으로 출현하는 것으로 관찰되었습니다(그림 1a ). 그런 다음 노화 세포의 세포체(핵 포함)는 2D 배양 기판에서 며칠 동안 엄청나게 확장되었으며, 따라서 그 형태는 종종 "튀긴 계란"이라고 불렸습니다. 노란색 점선으로 안내되는 거대한 빈 공간 참조 도 1a 의 라인. 몇 년 전에 우리는 이 현상을 자세히 분석한 결과 유사분열 세포가 둥글게 되는 새로 복제된 비노화 세포를 신체 중심으로 적극적으로 모집하여 작은 세포 클러스터를 형성하는 노화 세포의 놀라운 역할을 발견했습니다. 그림 1a ) 14. 이러한 노화 세포의 출현으로 우리는 단일 클론 세포 배양을 두 가지 다른 세포 집단, 즉 노화 대 비노화 정상 세포 집단의 이원 혼합물로 볼 수 있습니다. 명백한 표현형 차이를 제외하고, 우리는 노화 세포와 정상 세포 사이의 물리적, 생화학적 상호작용이 정상 세포와 다를 것이라는 가설을 세웠다.
대안적으로, 노화 세포의 산란은 정상 세포의 합류 집단에 포함된 큰 불균질성으로 볼 수 있다. 그러면 자연스럽게 의문이 생깁니다. 이러한 큰 불균일성의 존재가 초확산으로 알려진 정상 세포의 운동성에 어떤 영향을 미칠까요 ? 19 . 정상 세포의 4가지 예시적인 이동 흔적이 스냅샷 이미지에 중첩됩니다. 도 1a 를 참조하면, 그 중 2개(주황색 및 노란색)는 주변의 노화 세포와 상당히 긴 접촉 시간(빨간색으로 표시)을 명확하게 보여줍니다.
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