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

جابه‌جایی ذرات در ابعاد نانو، بهبود خواص، مطالعات بر روی بافت‌های سلولی از جمله کاربردهای فرآیند نانومنیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی می‌باشد. به‌طور کلی، با تماس سوزن و بافت سلولی مورد نظر و با اعمال نیرو بر تیرک 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. 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 برای مدل اصطکاکی کولمب و کم‌ترین مقدار برای مدل اصطکاکی لاگره ثبت شده است. با توجه به در نظر گرفتن سطح تماس ظاهری در ابعاد نانو، در مدل کولمب و سطح واقعی تماس در مدل اصطکاکی لاگره، این نتایج قابل توجیه می‌باشند.

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

nano-dimensional particle displacement, property improvement, and studies on cellular tissues are some of the applications of the nanomanipulation process using atomic force microscopy. in general, the manipulation process begins with the contact of the needle and the desired cell tissue and with the application of force on the beam. the increase in force will continue until the resistance forces such as friction are overcome. at this time, the critical force and time are recorded. 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 damage to cancerous tissue. experimental experiments on colorectal cancer tissue have been performed using atomic force microscopy. lugre, coulomb, and hk friction models are used in the simulations. finally, by comparing the force outcome diagrams and considering different friction models, in 3d manipulation, the maximum amount of force and critical time for the coulomb friction model and the lowest value for the lugre friction model are recorded. considering the apparent contact surface at the nano-dimensions in the coulomb model and the actual contact surface in the lugre friction model, these results are justifiable.