隨著有機體的生長，其狀態(tài)會發(fā)生變化。在最早階段，胚胎呈現(xiàn)出幾乎液體狀的狀態(tài)，使其細(xì)胞能夠分裂和擴張。隨著它的成熟，它的組織和器官會硬化成最終的形狀。在某些物種中，生物體的這種物理狀態(tài)可以作為其發(fā)育階段甚至總體健康狀況的指標(biāo)。

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現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，組織細(xì)胞的排列方式可以作為組織“階段”的指紋。他們開發(fā)了一種方法來解碼組織中細(xì)胞的圖像，以快速確定組織是否更像固體、液體，甚至是氣體。他們的研究結(jié)果最近發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》 上。

研究小組希望他們的方法（稱為“配置指紋識別”）能夠幫助科學(xué)家追蹤胚胎發(fā)育過程中的物理變化。更直接地說，他們正在應(yīng)用他們的方法來研究并最終診斷一種特定類型的組織：腫瘤。

麻省理工學(xué)院的研究人員正在分析實驗室生長的腫瘤圖像和從患者身上活檢的腫瘤圖像，以確定細(xì)胞的指紋，以表明腫瘤是固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài)。他們設(shè)想有一天，醫(yī)生可以將腫瘤細(xì)胞的圖像與細(xì)胞指紋進行匹配，以快速確定腫瘤的階段，并最終確定癌癥的進展。

麻省理工學(xué)院機械工程系副教授郭明說：“我們的方法將非常容易地診斷癌癥的狀態(tài)，只需檢查活檢中細(xì)胞的位置?！?“我們希望通過簡單地觀察細(xì)胞的位置，醫(yī)生可以直接確定腫瘤是否非常堅固，意味著它還不能轉(zhuǎn)移，或者它是否更具流動性，患者處于危險之中?！?

在完美的固體中，材料的各個組成部分排列成有序的晶格，就像晶體立方體中的原子一樣。如果你切下一塊水晶并將其放在桌子上，你會發(fā)現(xiàn)原子的排列方式可以將它們連接成重復(fù)三角形的圖案。在完美的固體中，由于原子之間的間距完全相同，因此連接它們的三角形通常是等邊的。

郭明將這一結(jié)構(gòu)視為完美實體結(jié)構(gòu)的模板，并認(rèn)為它可以為更實用、不太完美的實體組織和腫瘤細(xì)胞配置提供參考。

“真正的組織從來都不是完全有序的，”郭明說。 “他們大多是無組織的。然而，它們的混亂程度仍然存在細(xì)微的差別。 '

按照這個想法，該團隊從各種類型組織的圖像開始，并使用軟件來繪制組織細(xì)胞之間的三角形連接。與完美立體中的等邊三角形相比，這些圖產(chǎn)生了各種形狀和大小的三角形，表明細(xì)胞具有一定的空間順序（和無序）。

對于圖像中的每個三角形，他們測量了兩個關(guān)鍵參數(shù)：體積階，或三角形內(nèi)的空間，以及剪切階，或三角形形狀與等邊的距離。第一個參數(shù)表示材料的密度波動，而第二個參數(shù)描述材料變形的容易程度。他們發(fā)現(xiàn)這兩個參數(shù)足以描述組織的行為是否更像固體、液體或氣體。

“我們直接計算這兩個參數(shù)的精確值，將它們與完美固體的參數(shù)進行比較，并使用這些精確值作為我們的指紋，”郭明解釋道。