شبيه‌سازي تئوري و تجربي استخراج مدول يانگ سلول MCF-10 سينه با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي

Theoretical and Experimental Simulation of Young Modulus Extraction of Breast MCF-10 Cells Using Atomic Force Microscope

جهش در دي‌ان‌اي و ايجاد ژن‌هاي جهش‌يافته كه به صورت ارثي يا اكتسابي كه در طي زندگي فرد اتفاق مي‌افتد، سبب بروز سرطان مي‌شود. اين نوع بيماري سبب از بين رفتن كنترل طبيعي رشد و تكثير سلول مي‌گردد. سرطان سينه با همه‌گيري در زنان و مردان و آمار مبتلايان بيشتر در جامعه زنان از جمله سرطان‌هاي مورد توجه در جامعه پزشكي مي‌باشد. تغييرات ظاهري در سينه، وجود توده و ترشح و خونريزي از نوك سينه از نشانه‌هاي بروز سرطان سينه مي‌باشد. درمان هدفمند اين بيماري سبب كاهش عوارض ناشي از روش‌هاي درمان مي‌گردد. همچنين شناخت ويژگي‌هاي مكانيكي سلول همچون مدول يانگ، و بررسي تغييرات ناشي از سرطان در اين ويژگي‌ها سبب كارآمد شدن درمان و كمك به علوم دارويي خواهد شد. بدين منظور در اين مقاله، سلول MCF-10 سينه با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي و با روش نانومنيپوليشن مورد مطالعه قرار گرفته است. ميكروسكوپ نيروي اتمي با امكان تهيه‌ي تصاوير از بافت‌هاي نرم تحت شرايط محيطي متفاوت و با روشي غير مخرب از ابزارهاي كارآمد در مطالعات ساختاري ذرات بيولوژيكي محسوب مي‌شود. مدل‌هاي تماسي chung، chen و brake از مدل‌هاي مورد استفاده در شبيه‌سازي انجام شده مي‌باشند. در نهايت با شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته مدول يانگ 1200 پاسكال براي اين سلول در نظر گرفته شده است. همچنين با درنظر گرفتن مقايسه‌هاي صورت گرفته با كار تجربي، مدل تماسي chen به عنوان مدل مطلوب براي استخراج خواص سلولي معرفي شده است.

Mutations in DNA and the development of mutated genes that are inherited or acquired during a person's lifetime can cause cancer. This type of disease causes the loss of normal control of cell growth and proliferation. Breast cancer, with its prevalence in both men and women and the higher incidence of women in the female population, is one of the most important cancers in the medical community. Appearance changes in the breast, the presence of a lump, and discharge and bleeding from the nipple are signs of breast cancer. Targeted treatment of this disease reduces the complications of treatment methods. Also, recognizing the mechanical properties of the cell, such as Young's modulus, and examining the changes caused by cancer in these properties will make treatment more efficient and help the pharmaceutical sciences. For this purpose, in this paper, the MCF-10 breast cell has been studied using atomic force microscopy and the nanomanipulation method. Atomic force microscope is one of the efficient tools in the structural studies of biological particles with the possibility of producing images of soft tissues under different environmental conditions and in a non-destructive manner. Chung, Chen, and brake contact are the models used in the simulation. Finally, with the simulations performed, the Young modulus of 1200 Pa is considered for this cell. Also, considering the comparisons made with experimental work, the Chen contact model has been introduced as the optimal model for extracting cellular properties.