2011, Número 1
<< Anterior Siguiente >>
Rev Cubana Invest Bioméd 2011; 30 (1)
Efecto del crecimiento en procesos de reacción difusión, un acercamiento a la biología del crecimiento
Garzón-Alvarado DA, María RA, Landinez PN
Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 28
Paginas: 64/82
Archivo PDF: 583.90 Kb.
RESUMEN
El comportamiento de las ecuaciones de reacción-difusión ha sido estudiado en
diversos campos de la biología, la bioingeniería y la química, entre otras. En
especial, cuando los parámetros del sistema de reacción-difusión se encuentran en
el espacio de Turing, la solución lleva a la formación de patrones de Turing que son
estables en el tiempo e inestables en el espacio. Estos patrones pueden modificarse
gracias a la acción del crecimiento del dominio donde se desarrolla la reacción. En
este artículo se plantea, de forma general, las ecuaciones de reacción-difusión
sobre dominios crecientes en 2D y 3D. Además, para estudiar el efecto del
crecimiento sobre la formación de patrones se resuelven varios ejemplos numéricos
sobre diferentes geometrías. Para la solución numérica se utilizó el método de los
elementos finitos en conjunto con el método de Newton-Raphson para la
aproximación de las ecuaciones diferenciales parciales no lineales. Se encontró que
el crecimiento afecta la formación de patrones de Turing generando estructuras
complejas en el dominio.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Madzvamuse A. A numerical approach to the study of spatial pattern formation. D Phil thesis, University of Oxford, 2000.
Meinhardt H. Models of Biological Pattern Formation. New York: Academic Press; 1982.
Madzvamuse A. Time-stepping schemes for moving grid finite elements applied to reaction-diffusion systems on fixed and growing domains. J Comp Phys. 2005; 24(1):239-63.
Madzvamuse A, Sekimura T, Thomas RDK, Wathen AJ, Maini PK. A moving grid finite element method for the study of spatial pattern formation in Biological problems. In: T. Sekimura, S. Noji, N. Nueno and P.K. Maini, Editors, Morphogenesis and Pattern Formation in Biological Systems. Experiments and Models. Tokyo: Springer-Verlag; 2003. p. 59-65.
Madzvamuse A, Maini PK, Wathen AJ. A moving grid finite element method applied to a model biological pattern generator, J Comp.Phys. 2003; 190:478-500.
Madzvamuse A, Thomas RDK, Maini PK, Wathen AJ. A numerical approach to the study of spatial pattern formation in the ligaments of arcoid bivalves. Bull Math Biol. 2002; 64:501-30.
Geirer A, Meinhardt H. A theory of biological pattern formation. Kybernetik. 1972;12:30-39.
M. Chaplain, A.J. Ganesh and I.G. Graham, Spatio-temporal pattern formation on spherical surfaces: Numerical simulation and application to solid tumor growth. J Math Biol. 2001;42:387-423.
Turing A. The chemical basis of morphogenesis, Phil Trans R Soc Lond B. 1952;237:37-72.
Mei Z. Numerical Bifurcation Analysis for reaction-diffusion equations. Alemania: Springer Verlag; 2000.
Garzón D., Simulación de procesos de reacción-difusión: Aplicación a la morfogénesis del tejido óseo, Ph.D. Thesis . Universidad de Zaragoza. 2007.
De Wit A. Spatial patterns and spatiotemporal dynamics in chemical systems. Adv. Chem Phys. 1999;109:435-513.
Maini PK, Painter KJ, Chau HNP. Spatial pattern formation in chemical and biological systems, J Chem Soc Faraday Trans. 1997;93:3601-10.
Kapral R, Showalter K. Chemical Waves and Patterns. Kluwer; 1995.
Frederik H, Maini P, Madzvamuse A, Wathen AJ, Sekimura T. Pigmentation pattern formation in butterflies: experiments and models. C R Biologies. 2003;326:717-27.
Sten Rüdiger, Ernesto M. Nicola, Jaume Casademunt, Lorenz Kramer. Theory of pattern forming systems under traveling-wave forcing. Physics Reports. 2007. 447(3-6).73-111.
Sagués F, Míguez DG, Nicola EM, Muñuzuri AP, Casademunt J, Kramer L. Travelling-stripe forcing of Turing patterns. Physica D: Nonlinear Phenomena. 2004; 199(1-2):235-42.
Allgower EL, Kurt Georg. Numerical path following Handbook of Numerical Analysis. VERIFICAR nombre de la publicación y autores1997;5:3-207.
Painter KJ,. Othmer HG, Maini PK. Stripe formation in juvenile Pomacanthus via chemotactic response to a reaction-diffusion mechanism. Proceedings of National Academy Sciences USA. 1999;96:5549-54.
Garzón-Alvarado DA, Galeano C, Mantilla JM. Experimentos numéricos sobre ecuaciones de reacción convección difusión con divergencia nula del campo de velocidad. Revista Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería. 2010;26(2):69-81.
Madzvamuse A, Maini PK. Velocity-induced numerical solutions of reactiondiffusion systems on continuously growing domains. Journal of Computational Physics. 2007;225(1):100-19.
Marsden J, Hughes TJ. Mathematical Foundations of Elasticity. New York: Courier Dover Publications; 1983.
Holzapfel GA. Nonlinear solid mechanics. John Wiley. 2000.
Hughes TJR. The Finite Element Method: Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis. New York; Courier Dover Publications; 2003.
Hoffman J. Numerical Methods for Engineers and Scientists. Falta ciudad Ed McGraw Hill; 1992.
Taber L. Nonlinear Theory of elasticity: Applications in Biomechanics. Danvers, USA: World Scientific Publishing; 2004.
Oñate E. Cálculo de estructuras por el método de elementos finitos. Análisis estático lineal. Ed. Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería. 1995.
Belytschko T, Liu WK, Moran B. Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures. John Wiley and Sons; 2000.