استخراج مدول یانگ بافت سرطانی معده به روش تجربی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی

شناسایی خواص سلول به‌منظور جداسازی بافت‌های سالم و آسیب‌دیده‌ی سلول‌های زیستی، جابه‌جایی و منیپولیشن سلول‌ها و میکرو/نانو ذرات مختلف، تصویربرداری و شناسایی شکل سلول‌ها و سطوح مختلف از کاربردهای جدید میکروسکوپ‌های نیروی اتمی می‌باشد که امروزه استفاده از میکروسکوپ‌های نیروی اتمی را گسترش داده است. در مدل‌سازی منیپولیشن میکرو/نانو ذرات، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، یکی از نکات مهم استفاده از مدل تماسی مناسب و دقیق می‌باشد. ازآنجاکه در منیپولیشن سه‌بعدی، میکرو/نانوذره بین تیرک و صفحه‌ی مبنا قرار دارد، لذا تئوری‌های تماسی باید به دو بخش تقسیم شوند. بخش اول تماس بین صفحه‌ی مبنا و میکرو/نانوذره می‌باشد و بخش دیگر تماس بین میکرو/نانوذره و نوک سوزن تیرک می‌باشد. در این پژوهش به استخراج مدول یانگ بافت سرطانی معده با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی به‌منظور شناسایی بافت پرداخته‌شده است. برای این منظور دو مدل تماسی هرتز و جی‌کاآر جهت استخراج مدول یانگ توسعه داده‌شده‌اند. در یک آزمایش تجربی پس از جداسازی سلول‌ها از بافت سرطانی معده با استفاده از تیرک مستطیلی شکل و سوزن‌های هرمی و کروی میکروسکوپ نیروی اتمی نمونه‌ها مورد آزمایش قرار گرفتند و نمودارهای نیروعمق نفوذ به‌دست‌آمده است سپس با استفاده از روش نصف کردن و نرم‌افزار متلب به تحلیل داده‌ها پرداخته شد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از نمودار نیروعمق‌نفوذ می‌توان ضریب فنری ظاهری برای سلول مدلسازی کرد زیرا شیب این نمودار خطی است. حدود مدول یانگ بافت مورد نظر، با توجه به نمودارهای به‌دست‌آمده از مقایسه نتایج تجربی مستخرج از میکروسکوپ نیروی اتمی و نتایج تئوری تماسی هرتز و جی‌کاآر 25 ±325 kpa به‌دست‌آمده است.

Determination of the young modulus of gastric cancer tissue experimentally using atomic force microscopy

Diagnosis of cell properties to separate healthy and damaged tissues, imaging and determination of cells rsquo; shape and different surfaces are new applications of atomic force microscopy, which have extended using of the atomic force microscopy these days. In the manipulation modeling of micro/nanoparticles, using an atomic force microscope, one of the important points, is using an appropriate and accurate contact model. Since in the 3D manipulation, micro/nanoparticle is located between the cantilever and the substrate, therefore contact theories should be divided into two parts. The first section is the contact between the substrate and micro/nanoparticle, and the other section is the contact between micro/nanoparticle and the tip of the cantilever. In this research elasticity module of the gastric cancer cells has been measured using atomic force microscopy to diagnose cancerous tissue. To do so, two Hertz and JKR contact models have been developed to extract the elasticity module. In an experimental, after isolating the cells from the gastric cancer tissue, the specimens were tested using a rectangular beam and pyramidal and spherical needles under an atomic force microscope, and the forcedepth graphs were obtained. Data analysis was performed. According to obtained results, the considered cell rsquo;s elasticity module has been approximated 325 ±25 kPa based on the curves obtained from the comparison of experimental data from atomic force microscopy and Hertz and JKR contact theories.