物理學家使用計算機模擬來研究玻璃態系統的老化

衰老是一個不僅影響生物的過程。許多材料(例如塑料和玻璃)也會老化(即，隨著粒子試圖更好地堆積，它們會隨著時間而緩慢變化)，并且已經有計算機模型可以對此進行描述。生物材料(例如活組織)可以表現出與玻璃類似的行為，除了這些顆粒是具有自身推動力的實際細胞或細菌。哥廷根大學的研究人員現在已經使用計算機模擬來探索這些“活著的”玻璃態系統的老化行為。令人驚訝的是，顆粒的活性實際上可以驅動老化，這對許多應用都有潛在的后果。他們的研究發表在《物理評論快報》上。

在玻璃和塑料等材料中，它們的顆粒會隨著時間的推移更好地聚集在一起(即它們會老化)。但是，如果此過程受到機械變形的干擾(例如，如果實體彎曲)，則材料將恢復到其早期狀態，從而“恢復活力”。以模型在什么情況生物系統，在哥廷根大學物理學家建立了廣泛的計算機模擬一個模型的玻璃制成活性粒子(活的玻璃)組成。

就像在實際的生物系統中一樣，模擬中的每個粒子都有自己的推進力。這被建模為隨時間隨機變化的方向。然后研究人員改變了這些變化方向的時間尺度。當此時間范圍較短時，粒子將被隨機推進，就像它們處于較高的溫度一樣，并且眾所周知會產生老化。但是，當方向變化緩慢時，粒子會嘗試沿相同方向前進，這就像局部變形一樣，從而停止了老化。但是，此處的模擬顯示出一些有趣且出乎意料的結果：當粒子的活性非常持久時，它實際上會推動玻璃態系統的老化。

大學理論物理研究所的Rituparno Mandal博士評論說：“當我們看到持續的主動推進會導致衰老時，我們感到非常驚訝。我們原以為它會像使材料煥發活力的小規模變形一樣起作用。”哥廷根。他繼續說：“但是，實際上，局部變形太慢了，以至于粒子可以有效地隨流動而運動，并利用它們的運動找到較低的能量排列。實際上，它們的堆積更好。”

資深作者，同樣來自哥廷根大學的Peter Sollich教授補充說：“這項研究突出了活性物質中玻璃態行為的重要特征，而傳統玻璃沒有類似的行為。這可能對許多具有玻璃樣作用的生物過程產生影響已經確定，包括傷口愈合，組織發育和癌癥轉移中的細胞行為。”