استخراج تجربي مدول يانگ سلول سرطاني سينه MCF-7 با استفاده از مدل‌هاي تماسي كروي

Experimental Extraction of Young's Modulus of MCF-7 Breast Cancer Cell Using Spherical Contact Models

سرطان سينه به علت شيوع بالا، از جمله سرطان‌هاي مورد توجه در حوزه‌ي پزشكي مي‌باشد. شناخت ويژگي‌هاي مكانيكي بافت سلولي از جمله مدول يانگ و مقايسه‌ي تفاوت‌هاي ايجاد شده پس از بروز بيماري، سبب ايجاد روش‌هاي نوين در شناخت، كنترل و درمان اين بيماري مي‌گردد. نانومنيپوليشن از جمله فرآيندهاي مورد استفاده در حوزه‌ي نانو است كه با كاوش سطح ذرات بيولوژيكي و تحليل اطلاعات در دو فاز مختلف به استخراج ويژگي‌هاي بافت‌هاي سلولي مي‌پردازد. ميكروسكوپ نيروي اتمي ابزار مورد استفاده در اين فرآيند مي‌باشد كه از طريق تماس نوك سوزن با بافت سلولي در حين حركت تيرك و با اندازه‌گيري تغييرات جابه‌جايي و نيرو به بررسي ويژگي‌هاي بافت سلولي مي‌پردازد. در اين پژوهش نانومنيپوليشن سلول سرطاني سينه ام‌سي‌اف-7 با هدف يافتن مدول يانگ بافت، با ميكروسكوپ نيروي اتمي به صورت تجربي صورت گرفته است. پس از استخراج نتايج تجربي به مدل‌سازي و محاسبه‌ي نيرو و زمان بحراني با در نظر گرفتن مدل‌هاي تماسي مختلف از جمله مدل‌ تماسي هرتز، پي‌تي و سي‌ا‌اس، پرداخته شده است. با توجه به مقايسه‌ي نتايج تجربي و شبيه‌سازي انجام شده، مدول يانگ سلول سرطاني سينه ام‌سي‌اف-7 در محدوده‌ي 800 پاسكال به دست آمده است. همچنين مدل تماسي سي‌ا‌اس تطابق بيشتري با نتايج تجربي داشته است.

Breast cancer is one of the most important cancers in the field of medicine due to its high prevalence. Understanding the mechanical properties of cellular tissue, including Young's modulus, and comparing the differences created after the onset of the disease, lead to the development of new methods in recognizing, controlling, and treating the disease. Nanomanipulation is one of the processes used in the field of nanotechnology, which explores the properties of cellular tissues. An atomic force microscope is a tool used during this process that examines the properties of cellular tissue by measuring the movement of the cantilevers and the changes due to displacement and force. In this study, nanomanipulation of MCF-7 breast cancer cells was performed experimentally using an atomic force microscope with the aim of finding the Young modulus of cell tissue. After extracting the experimental results, modeling and calculating the critical force and time by considering different contact models including the Hertz contact model, PT, and COS, has been done. According to the comparison of experimental and simulation results, Young's modulus of MCF-7 breast cancer cells was obtained in the range of 800 Pa. Also, the COS contact model was more in line with the experimental results.