A diffuse interface model of active wetting/dewetting of epithelial tissues

The spreading behavior of living tissues is an essential mechanism involved in many processes like embryonic development and cancer progression. In this thesis, we derive in a thermodynamically consistent framework a continuum model based on a diffuse interface approach to describe the near-equilibrium dynamics of epithelial tissue spreading. In particular, we aim to reproduce the experimental data on the wetting/dewetting dynamics of a cellular monolayer. To characterize the active nature of the living matter, we model the cellular aggregate as a nematic liquid crystal, embedded in an isotropic Newtonian fluid. To validate the proposed model, numerical simulations using finite element methods were conducted, and the results obtained were compared with the experimental results from reported biological experiments.

La motilità dei tessuti viventi è un meccanismo essenziale coinvolto in molti processi, come lo sviluppo embrionale e la progressione del cancro. In questa tesi, deriviamo un modello continuo basato su un approccio a interfaccia diffusa, all’interno di un quadro coerente con la termodinamica, per descrivere la dinamica di motilità dei tessuti epiteliali vicino all’equilibrio. In particolare, il nostro obiettivo è riprodurre i dati sperimentali relativi alla dinamica di bagnamento di un monostrato cellulare. Per caratterizzare la natura attiva della materia vivente, modelliamo l’aggregato cellulare come un cristallo liquido nematico, immerso in un fluido newtoniano isotropo. Per validare il modello proposto, sono state condotte simulazioni numeriche utilizzando metodi agli elementi finiti, e i risultati ottenuti sono stati confrontati con i risultati sperimentali riportati in esperimenti biologici.