کاربرد میکروسکوپ نیروی اتمی در استخراج نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن دوبعدی برای بافت سرطانی معده با مدل‌های اصطکاکی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی اراک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

به‌منظور شناخت بهتر و بهبود روند درمان بیماری سرطان، بررسی ویژگی‌های ساختاری و خواص مکانیکی بافت‌های سلولی از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشد. پس، فرایند نانومنیپولیشن بافت‌های سرطانی و سالم با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، سبب شناخت این بیماری می­شود. در این پژوهش، نیرو و زمان بحرانی فرایند منیپولیشن بافت سرطانی معده با در نظر گرفتن نیروهای اصطکاکی با مدل‌های مختلف، مورد بررسی قرار گرفته است. در روند کلی منیپولیشن نیروی بحرانی هنگام غلبه بر نیروهای مقاوم همچون اصطکاک رخ داده و بالا بودن این نیرو سبب آسیب رساندن به بافت‌های سرطانی می­شود. مدل‌های اصطکاکی کولمب، لاگره و اچ‌کا در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با تحلیل تصاویر توپوگرافی حاصل از تصویربرداری با میکروسکوپ نیروی اتمی، هندسه‌ی بافت سرطانی معده به‌صورت کروی فرض شده است. شبیه‌سازی‌های صورت گرفته با در نظرگرفتن مدل‌های اصطکاکی متفاوت انجام شده است. نمودارهای نیرویی در منیپولیشن دو‌بعدی ترسیم شده است و از نمودار نیروی برآیند برای مقایسه استفاده شده است. پس از ثابت شدن مقدار نیرو در مدل‌های اصطکاکی متفاوت، مقدار نیرو و زمان بحرانی به دست آمده است. کم‌ترین میزان نیرو و زمان بحرانی بافت سرطانی معده در مدل اصطکاکی لاگره به‌ترتیب با مقادیر 51/0 نانونیوتن و  64 میلی‌ثانیه ثبت شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of atomic force microscopy in critical force and critical time extraction of 2D manipulation for gastric cancer tissue with different friction models

نویسنده [English]

  • Moein Taheri
Department of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

Abstract: In order to better understand and improve the treatment of cancer, the study of the structural properties and mechanical properties of healthy cell tissues is of great importance. Therefore, the process of Nano manipulation of cancerous and healthy tissues using atomic force microscopy leads to the recognition of this disease. In this study, the critical force and time of gastric cancer tissue in the manipulation process have been evaluated by considering frictional forces with different models. In the general process of manipulation, a critical force occurs when overcoming resistive forces such as friction, and the high force causes damage to cancerous tissues. Coulomb, LuGre and HK friction models have been used in this research. By analyzing the topographic images obtained by atomic force microscopy, the geometry of gastric cancer tissue is assumed to be spherical. The simulations are performed by different friction models. Graphs of all forces are plotted in 2D manipulation, and the resultant force diagram is used for comparison. After fixing the amount of force in different friction models, the amount of force and critical time are considered. The lowest force and critical time for gastric cancer tissue were also recorded for the LuGre friction model with 0.51 nN and 64 ms.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gastric cancer tissue
  • atomic force microscopy
  • friction models
  • critical force
  • critical time