محاسبه ‌ي مدول يانگ سلول سرطاني سر و گردن در طي فرايند نانومنيپوليشن مبتني بر ميكروسكوپ نيروي اتمي

Calculating the Young's modulus of head and neck cancer cells during the nanomanipulation process using atomic force microscope

سرطان سر و گردن اغلب دهان، گلو و بيني را درگير مي‌كند. اين نوع سرطان با روش ‌هاي درماني همچون جراحي، راديوتراپي و شيمي درماني سبب آسيب رساندن به ساير سلول‌ ها و عوارضي همچون آسيب ‌هاي شنوايي و چشايي مي‌شود. به‌ منظور رفع اين محدوديت در درمان بيماري، مطالعاتي در حوزه‌ي نانو صورت گرفته است. برخي از اين مطالعات در خصوص استفاده از نانوذرات به‌ عنوان حامل ‌هاي دارويي، شناخت ساختار سلول سرطاني و بررسي خواص مكانيكي صورت گرفته است. در اين مطالعه به ‌منظور بهبود درمان و تشخيص زودهنگام اين نوع سرطان، به تخمين مدول يانگ سلول سرطاني سر و گردن با استفاده از فرايند نانومنيپوليشن پرداخته شده است. تصاوير توپوگرافي و نمودارهاي تجربي مورد استفاده از طريق كاوش سلول سرطاني سر و گردن توسط ميكروسكوپ نيروي اتمي استخراج شده است. نوآوري اصلي اين پژوهش در استفاده از مدل ‌هاي تماسي جي‌ كا آر، ام دي و تاتارا بوده است. هدف اصلي پژوهش، رسم نمودارهاي عمق نفوذ برحسب نيروي اعمالي، جهت تخمين مدول يانگ بافت سر و گردن است. با مقايسه‌ نتايج تئوري و تجربي، مقدار 12 كيلو پاسكال با در نظرگرفتن مدل تماسي جي كا آر و مقدار 11 كيلو پاسكال با مدل تماسي تاتارا به ‌عنوان مقادير مدول يانگ سلول سرطاني سر و گردن تخمين زده شده‌ اند.

Abstract: Head and neck cancer is a disease that often affects the mouth, throat and nose. This type of cancer causes damage to other cells and complications such as hearing and taste damage through treatment methods such as surgery and chemotherapy. Studies have been done on the use of nanoparticles as drug carriers, understanding the structure of cancer cells and investigating their mechanical properties. In this study, in order to improve the treatment and early diagnosis of this type of cancer, the Young's modulus of head and neck cancer cells was estimated using the nanomanipulation process. The topographic images and experimental graphs used were extracted by exploring the head and neck cancer cells under AFM. The main innovation of this research has been in the use of JKR, MD and Tatara contact models. The main aim of the research is to draw indentation depth graphs according to applied force to estimate Young's modulus of Head and Neck tissue. By comparing the theoretical and experimental results of the 12 KPa Young modulus with the JKR model and the value of 11 KPa with the Tatara contact model, the values of the Young modulus of the head and neck cancer cell are estimated.