پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 414 |
| تعداد مقالات | 5,478 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,010,355 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,299,919 |
بررسی تجربی تأثیر مدل‌های اصطکاکی مختلف بر استخراج نیرو و زمان بحرانی نانومنیپولیشن سه‌بعدی بافت سرطانی روده‌ی بزرگ | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 4، دوره 54، شماره 4، تیر 1401، صفحه 791-804 اصل مقاله (1.8 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2021.20300.7210 | ||
| نویسنده | ||
| معین طاهری* | ||
| دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران. | ||
| چکیده | ||
| 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. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بافت سرطانی روده‌ی بزرگ؛ مدل اصطکاکی؛ نیروی و زمان بحرانی؛ نانومنیپولیشن؛ میکروسکوپ نیروی اتمی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of the Effect of Different Friction Models On Experimental Extraction of 3D Nanomanipulation Force and Critical Time of Colon Cancer Tissue | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Moein Taheri | ||
| Associate Professor of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| 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. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Colon tissue cancer, Friction model, Critical and friction models, Nanomanipulation, Atomic force microscopy | ||
| مراجع | ||
|
[1]Y. Hou, Z. Wang, D. Li, R. Qiu, Y. Li, J. Jiang, Cellular shear adhesion force measurement and simultaneous imaging by atomic force microscope, Journal of Medical and Biological Engineering, 37(1) (2017) 102-111. [2] Y. Qu, J. Liu, G. Wang, Z. Song, Z. Wang, Controlled manipulation of TRAIL into single human colon cancer cells using atomic force microscope, in: 2017 IEEE International Conference on Manipulation, Manufacturing and Measurement on the Nanoscale (3M-NANO), IEEE, 2017, pp. 345-348. [3] D. Paul, A. Roy, A. Nandy, B. Datta, P. Borar, S.K. Pal, D. Senapati, T. Rakshit, Identification of Biomarker Hyaluronan on Colon Cancer Extracellular Vesicles Using Correlative AFM and Spectroscopy, The Journal of Physical Chemistry Letters, 11(14) (2020)5569-5576. [4] V. Managuli, S. Roy, An AFM Dynamic Contact Model with Finite Thickness Correction to Study Micro-Rheology of Biological Cells, Experimental Techniques, 42(5) (2018) 551-561. [5] J. Zemła, J. Danilkiewicz, B. Orzechowska, J. Pabijan, S. Seweryn, M. Lekka, Atomic force microscopy as a tool for assessing the cellular elasticity and adhesiveness to identify cancer cells and tissues, in: Seminars in cell & developmental biology, Elsevier, 2018, pp. 115-124. [6] A. Stylianou, M. Lekka, T. Stylianopoulos, AFM assessing of nanomechanical fingerprints for cancer early diagnosis and classification: from single cell to tissue level, Nanoscale, 10(45) (2018) 20930-20945. [7] H. Liu, N. Wang, Z. Zhang, H. Wang, J. Du, J. Tang, Effects of tumor necrosis factor-α on morphology and mechanical properties of HCT116 human colon cancer cells investigated by atomic force microscopy, Scanning, 2017 (2017). [8] M. Korayem, Z. Mahmoodi, M. Mohammadi, 3D investigation of dynamic behavior and sensitivity analysis of the parameters of spherical biological particles in the first phase of AFM-based manipulations with the consideration of humidity effect, Journal of theoretical Biology, 436 (2018) 105-119. [9] M. Korayem, M. Taheri, H. Khaksar, S.H. Bathaee, Using Micro/Nano Scale Contact Models in 3D Manipulation of Deformation of Au Particles Under Angular Effect, Iranian Journal of Manufacturing Engineering, 7(5) (2020) 33-43, (in Persian). [10] B. Zarei, S. Bathaee, M. Taheri, M. Momeni, Second phase of nanomanipulation of particles by atomic force microscopy using Coulomb, HK, and LuGre Friction Models, Modares Mechanical Engineering, 19(1) (2019) 181-190, (in Persian). [11] S.H. Bathaee, Sensitivity analysis of peripheral parameters in three dimentional nano-manipulation by using HK model, Journal of Solid and Fluid Mechanics, 9(2) (2019) 123-139. [12] P. Lega, A. Orlov, A. Frolov, R. Subramani, A. Irzhak, V. Koledov, A. Smolovich, A. Shelyakov, 3D Nanomanipulation: Design and applications of functional nanostructured bio-materials, in: Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2020, pp. 012082. [13] Y. Geng, Y. Yan, Y. He, Z. Hu, Investigation on friction behavior and processing depth prediction of polymer in nanoscale using AFM probe-based nanoscratching method, Tribology International, 114 (2017) 33-41. [14] H. Ghattan Kashani, S. Shokrolahi, H. Akbari Moayyer, M. Shariat Panahi, A. Shahmoradi Zavareh, Experimental and numerical investigation of nanoparticle releasing in AFM nanomanipulation using high voltage electrostatic forces, Journal of Applied Physics, 122(3) (2017) 034305. [15] A. Farshidianfar, M.H. Mahdavi, H. Dalir, Flexural vibration of atomic force microscope cantilever with dimensional effects, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 41(1) (2009) 19-26, (in Persian). [16] A.H. Daei Sorkhabi, G. Amjadi, The effect of calcium carbonate nanoparticles and compatibilizer on surface roughness and surface scratch resistance of the polyamide 6, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 51(5) (2019) 1069-1076, (in Persian).
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,613 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,012 |
||