18834

۱۸۸۳۴

تعيين تجربي ضريب چين‌خوردگي و پارامترهاي زبري سلول سرطان سينه و بررسي تاثير آن‌ها بر منيپوليشن سه‌بعدي ذره ويسكوالاستيك و يافتن مسير بهينه حركت ذره با استفاده از الگوريتم ژنتيك

كارشناسي ارشد

بيومكانيك

فروردين ۱۳۹۷

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

مكانيك

چكيده ميكروسكوپ نيروي اتمي دستگاهي قدرتمند و چندكاربردي درزمينه تصويربرداري است كه مشاهده و منيپوليشن نمونه‌هاي بيولوژيكي اعم از تك‌سلول‌ها را در محيط‌هاي زيستي و غير زيستي فراهم مي‌كند. اما به‌دليل اينكه امكان جابجايي و تصويربرداري هم‌زمان از ذرات در آن وجود ندارد مي‌توان به كمك مدل‌سازي و شبيه‌سازي و درنظر‌گرفتن تمامي پارامترهاي موجود در شرايط آزمايشگاهي اعم از مورفولوژي ذره، محيط قرارگيري سلول و ساير عوامل نتايج را به واقعيت نزديك‌تر نمود. علاوه‌ براين به‌منظور كنترل كردن مسير حركت ذره در كاربرد‌هاي گوناگون اعم از دارورساني و مهندسي بافت مي‌توان مسيريابي حركت ذره را با استفاده از نرم‌افزار انجام داد. در اين پژوهش ابتدا توپوگرافي سلول خوش‌خيم سرطان سينه با استفاده از دستگاه ميكروسكوپ نيروي اتمي در محيط مايع و در مد تماسي انجام‌ مي‌گيرد‌ و با پردازش تصاوير در نرم‌افزار، ضريب چين‌خوردگي سطح سلول و همچنين پارامترهاي زبري ذره استخراج مي‌گردد. سپس با اعمال ضريب چين‌خوردگي در مدل‌هاي تماسي الاستيك و ويسكوالاستيك هرتز، دي‌ام‌تي وجي‌كي‌آر به اصلاح اين مدل‌ها پرداخته‌ مي‌شود. نتايج حاكي از آن است كه اعمال اين ضريب در مدل‌هاي تماسي سبب نزديك‌تر شدن نتايج به داده‌هاي تجربي به‌دست‌آمده از توپوگرافي مي‌شود. همچنين در اين مطالعه عدد هماكر در حالت ويسكوالاستيك اصلاح مي‌گردد و با اعمال ضريب چين‌خوردگي و همچنين مدل زبري ذره كوپر در منيپوليشن سه‌بعدي در حالت الاستيك ويسكوالاستيك در دو محيط هوا و مايع به بررسي اثر اين عوامل بر نيرو و زمان بحراني حركت ذره در فاز اول و روند تغييرات نيروي منيپوليشن در فاز دوم پرداخته‌ مي‌شود. علاوه ‌براين با استفاده از الگوريتم ژنتيك و طرح محيطي با حضور موانع ثابت تصادفي و در نظر گرفتن قيود متفاوت مسير بهينه حركت ذره تعيين مي‌گردد. واژه‌هاي كليدي: ضريب چين‌خوردگي، مدل‌هاي تماسي، زبري ذره ويسكوالاستيك، منيپوليشن سه‌بعدي، مسيريابي

1397/02/26

9/22/2018 12:00:00 AM

Abstract: The atomic force microscope is a powerful and multifunctional device in the field of imaging that provides the observation and manipulation of biological samples, including single cells, in biological and non-biological environments. But due to the impossibility of simultaneous transfer and imaging of particles, by modeling and considering all the parameters in the laboratory, including particle morphology, cell placement and other factors can bring the results closer to reality. In addition, in order to control the path of motion of the particle in different applications, such as drug delivery and tissue engineering, particle motion can be routed using software. In this study, topography of benign breast cancer cells will be performed using an atomic force microscope in a fluid medium and in a contact mode. By processing the images in the software, the cell surface roughness coefficient and the particle roughness will be extracted. Then, by applying the folding factor in elastic and viscoelastic contact models Hertz, DMT and JKR, these modalities will be corrected and the results indicate that the application of this coefficient in the contact models will bring the results closer to the experimental data that was obtained from the topography. Also, in this study, the Hamaker constant will be modified in viscoelastic mode and by applying the folding factor and cooper roughness model in elastic and viscoelastic three-dimensional manipulation in both air and liquid media, the effect of these factors on the critical force and time of the manipulation of the particle in the first phase and the procedure of the changes in the manipulation force in the second phase will be studied. In addition, using genetic algorithm and designing an environment with random static obstacles and taking into account different constraints, the optimal path of the particle motion will be determined. Keywords: Folding factor, Contact models, Roughness of viscoelastic models, Three dimentional manipulation, Path planing