بررسی تأثیر مدل‌های اصطکاکی مختلف بر استخراج تجربی نیرو و زمان بحرانی نانومنیپولیشن سه‌بعدی بافت سرطانی روده‌ی بزرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

جابه‌جایی ذرات در ابعاد نانو، بهبود خواص، مطالعات بر روی بافت‌های سلولی از جمله کاربردهای فرآیند نانومنیپولیشن می‌باشد. تمامی این کاربردها با ابزار کارآمدی به نام میکروسکوپ نیروی اتمی انجام می‌شود. به‌طور کلی، با تماس سوزن و بافت سلولی مورد نظر و با اعمال نیرو بر تیرک میکروسکوپ نیروی اتمی فرآیند منیپولیشن آغاز می‌گردد. افزایش میزان نیرو تا زمان غلبه بر نیروهای مقاوم همچون اصطکاک ادامه خواهد یافت. در این هنگام نیرو و زمان بحرانی ثبت می‌شود. بررسی تمامی عوامل محیطی و هندسی و حذف پارامترهای غیرضروری، سبب دست‌یافتن به اطلاعات دقیق‌تر در حوزه‌ی مطالعاتی سرطان خواهد شد. لذا در این مقاله بافت سرطانی روده‌ی بزرگ مورد مطالعه قرار گرفته است. پارامتر مهم مورد ارزیابی در این تحقیق، نیرو و زمان بحرانی با توجه به مدل‌های اصطکاکی مختلف و به‌منظور کاهش آسیب به بافت سرطانی می‌باشد. آزمایش‌های تجربی بر روی بافت سرطانی روده‌ی بزرگ با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی صورت پذیرفته است. مدل‌های اصطکاکی لاگره، کولمب و اچ‌کا در شبیه‌سازی‌های انجام شده، به‌کار برده شده‌اند. در نهایت با مقایسه‌ی نمودار برآیند نیروها و با در نظر گرفتن مدل‌های اصطکاکی مختلف، در منیپولیشن سه‌بعدی، بیش‌ترین مقدار نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن بافت سرطانی روده‌ی بزرگ، برای مدل اصطکاکی کولمب و کم‌ترین مقدار برای مدل اصطکاکی لاگره ثبت شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of different friction models on experimental extraction of 3D nanomanipulation force and critical time of colon cancer tissue

نویسنده [English]

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

Particle displacement in Nano-dimensions, improvement of properties, studies on cellular tissues are some of the applications of the nanomanipulation process. All of these applications are performed with an efficient tool called an atomic force microscopy. In general, the manipulation process begins with the contact of the probe and the desired cell tissue and with the application of force to the atomic force microscope. The increase in force will continue until it overcomes resistant forces such as friction. In this situation, the critical time and the critical force will be recorded. Examining all environmental and geometric factors and eliminating unnecessary parameters will lead to more accurate information in the field of cancer studies. Therefore, in this article, colon cancer tissue has been studied. The important parameter evaluated in this study is the critical force and time according to different friction models in order to reduce the damage to cancerous tissue. Experimental tests have been performed on colon cancer tissue using an atomic force microscope. LuGre, Coulomb and HK friction models are used in the simulations. Finally, by comparing the force outcome diagrams considering different friction models, in three-dimensional manipulation, the maximum amount of force and the critical time of manipulation of colon cancer tissue were recorded for the Coulomb friction model and the lowest value for the LuGre friction model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Colon tissue cancer
  • critical force and time
  • friction models
  • Nanomanipulation
  • AFM