Åldrande är en process som inte bara påverkar levande varelser. Många material, som plast och glas, även ålder — d.v.s. de förändras långsamt över tiden när deras partiklar försöker packas bättre — och det finns redan datormodeller för att beskriva detta. Biologiska material, såsom levande vävnad, kan visa liknande beteende som glasögon förutom att partiklarna är faktiska celler eller bakterier som har sin egen framdrivning. Forskare vid universitetet i Göttingen har nu använt datorsimuleringar för att utforska åldringsbeteendet hos dessa "levande" glasartade system. Det var en överraskning att partiklarnas aktivitet faktiskt kan driva åldrande, vilket har potentiella konsekvenser för ett antal tillämpningar. Deras forskning publicerades i Fysiska granskningsbrev .

I material som glas och plast, deras partiklar packar ihop bättre med tiden (dvs de åldras). Men om denna process störs av mekanisk deformation, till exempel om ett fast ämne är böjt, sedan går materialen tillbaka till sitt tidigare tillstånd och "föryngras". Att modellera vad som händer i biologiska system, fysiker vid universitetet i Göttingen utvecklade omfattande datorsimuleringar av en modell av ett glas som består av aktiva partiklar (ett levande glas).

Precis som i ett verkligt biologiskt system, varje partikel i simuleringen har sin egen framdrivningskraft; detta modelleras som att riktningen ändras slumpmässigt över tiden. Sedan varierade forskarna tidsskalan för dessa förändringar i riktning. När denna tidsskala är kort, partiklar drivs fram slumpmässigt som om de hade en högre temperatur, och detta är känt för att producera åldrande. Men när riktningsförändringarna går långsamt, partiklar försöker fortsätta i samma riktning och detta bör fungera som lokal deformation, därmed stoppa åldrandet. Dock, simuleringarna här visade något intressant och oväntat:när partiklarnas aktivitet är mycket ihållande, det driver faktiskt åldrande i levande glasartade system.

"Vi blev verkligen förvånade när vi såg att ihållande aktiv framdrivning kan orsaka åldrande. Vi hade förväntat oss att det skulle fungera som småskalig deformation i materialet som skulle föryngra det, " kommenterar Dr. Rituparno Mandal från Institutet för teoretisk fysik vid universitetet i Göttingen. Han fortsätter att säga:"Men egentligen, den lokala deformationen är så långsam att partiklarna effektivt kan följa med flödet och använda sin rörelse för att hitta lägre energiarrangemang. I själva verket, de packar bättre."

Senior författare, Professor Peter Sollich, även från universitetet i Göttingen, "Forskningen belyser viktiga egenskaper hos glasartat beteende i aktiva material som inte har något jämförbart beteende i konventionella glas. Detta kan ha konsekvenser för många biologiska processer där glasliknande effekter har identifierats, inklusive cellbeteende vid sårläkning, vävnadsutveckling och cancermetastaser."