كاربرد ميكروسكوپ نيروي اتمي در استخراج نيرو و زمان بحراني منيپوليشن دوبعدي براي بافت سرطاني معده با مدل‌هاي اصطكاكي مختلف

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

به‌ منظور شناخت بهتر و بهبود روند درمان بيماري سرطان، بررسي ويژگي‌هاي ساختاري و خواص مكانيكي بافت‌هاي سلولي از اهميت بالايي برخوردار مي‌باشد. پس، فرايند نانومنيپوليشن بافت‌هاي سرطاني و سالم با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي، سبب شناخت اين بيماري مي­شود. در اين پژوهش، نيرو و زمان بحراني فرايند منيپوليشن بافت سرطاني معده با در نظر گرفتن نيروهاي اصطكاكي با مدل‌هاي مختلف، مورد بررسي قرار گرفته است. در روند كلي منيپوليشن نيروي بحراني هنگام غلبه بر نيروهاي مقاوم همچون اصطكاك رخ داده و بالا بودن اين نيرو سبب آسيب رساندن به بافت‌هاي سرطاني مي­شود. مدل‌هاي اصطكاكي كولمب، لاگره و اچ‌كا در اين پژوهش مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با تحليل تصاوير توپوگرافي حاصل از تصويربرداري با ميكروسكوپ نيروي اتمي، هندسه‌ي بافت سرطاني معده به‌صورت كروي فرض شده است. شبيه‌سازي‌هاي صورت گرفته با در نظرگرفتن مدل‌هاي اصطكاكي متفاوت انجام شده است. نمودارهاي نيرويي در منيپوليشن دو‌بعدي ترسيم شده است و از نمودار نيروي برآيند براي مقايسه استفاده شده است. پس از ثابت شدن مقدار نيرو در مدل‌هاي اصطكاكي متفاوت، مقدار نيرو و زمان بحراني به دست آمده است. كم‌ترين ميزان نيرو و زمان بحراني بافت سرطاني معده در مدل اصطكاكي لاگره به‌ترتيب با مقادير 0/51 نانونيوتن و 64 ميلي‌ ثانيه ثبت شده است.

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.