隨着一個有機體的成長，它的狀態也在發生變化。在最初階段，胚胎呈現出一種幾乎像液體一樣的狀態，使其細胞能夠分裂和擴張。隨着它的成熟，它的組織和器官會堅硬起來，成為它們的最終形態。在某些物種中，生物體的這種物理狀態可以作為其發育階段的指標，甚至是其健康的一般狀態。
現在，麻省理工學院的研究人員已經發現，一個組織的細胞排列方式可以作為該組織”階段”的一個指紋。他們已經開發出一種方法來解碼組織中的細胞圖像，以快速確定該組織是否更像固體、液體，甚至是氣體。他們的發現最近發表在《美國國家科學院院刊》上。
該團隊希望他們被稱為“配置指紋”的方法能夠幫助科學家跟蹤胚胎髮育過程中的物理變化。更直接地說，他們正在應用他們的方法來研究並最終診斷一種特定類型的組織：腫瘤。
麻省理工學院的研究人員正在分析腫瘤的圖像，包括在實驗室里生長的和從病人身上活檢的，以確定細胞的指紋，表明腫瘤是更像固體、液體還是氣體。他們設想，有一天醫生可以將腫瘤細胞的圖像與細胞指紋相匹配，以快速確定腫瘤的階段，並最終確定癌症的進展情況。
麻省理工學院機械工程系副教授郭明說：“我們的方法將允許非常容易地診斷癌症的狀態，只需檢查活檢中細胞的位置。我們希望，通過簡單地觀察細胞的位置，醫生可以直接判斷腫瘤是否非常穩固，意味着它還不能轉移，或者它更像液體，病人處於危險之中。”
在一個完美的固體中，材料的各個成分被配置成一個有序的晶格，如水晶立方體中的原子。如果你切下一片晶體並把它放在桌子上，你會看到原子的排列方式使得你可以將它們連接成重複三角形的圖案。在一個完美的固體中，由於原子之間的間距是完全相同的，連接它們的三角形通常是等邊的。
郭明將這種結構作為完美固體結構的模板，認為它可以作為比較實際的、不那麼完美的固體組織和腫瘤的細胞配置的參考。
“真正的組織從來不是完全有序的，”郭明說。”它們大多是無序的。但是，在它們的無序程度上仍然存在着微妙的差異。”
按照這個想法，該團隊從各種類型的組織的圖像開始，並使用軟件來繪製一個組織的細胞之間的三角形連接。與完美實體中的等邊三角形相比，這些地圖產生了各種形狀和大小的三角形，表明細胞具有一定的空間秩序（和無序）。
對於圖像中的每個三角形，他們測量了兩個關鍵參數：體積秩序，或一個三角形內的空間；以及剪切秩序，或一個三角形的形狀離等邊有多遠。第一個參數表明材料的密度波動，而第二個參數則說明材料有多容易變形。他們發現，這兩個參數足以描述一種組織是否更像固體、液體或氣體。
“我們直接計算這兩個參數的精確值，與完美固體的參數相比較，並使用這些精確值作為我們的指紋，”郭明解釋說。