基于納米機器人的生物活細胞力學(xué)特性表征.pdf

1、生物細胞的力學(xué)特性時刻調(diào)控著細胞的生長以及細胞與外部環(huán)境的信息互換。對細胞力學(xué)特性的研究,不僅可以為一些疾病的發(fā)病機理提供理論基礎(chǔ),為其診斷,治療和康復(fù)提供方法;還為開展納米生物力學(xué)的研究,以及生物科學(xué)的應(yīng)用和突破提供依據(jù);更為人類基因組及蛋白質(zhì)組的研究提供不可缺少信息。在研究生物細胞力學(xué)特性的諸多技術(shù)方法中,原子力顯微鏡(AFM)以其精度高,測力范圍大,能夠直接在生理環(huán)境中測量,可以得到生物表面圖像等優(yōu)勢,成為納米生物力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣

2、泛,最重要的工具之一。
　　本文利用自主研發(fā)的基于AFM的納米機器人對生物活細胞力學(xué)特性進行分析和測試。本納米機器人繼承了AFM在納米生物力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢,同時引入能在液體環(huán)境中實現(xiàn)復(fù)雜生物操縱和測試的雙探針納米鑷子。本論文得到的實驗結(jié)果將為細胞力學(xué)特性研究提供更多參考,應(yīng)用的設(shè)備和方法將為納米生物力學(xué)領(lǐng)域的研究提供新的工具和技術(shù)選擇。主要研究內(nèi)容包括:
　　首先,本文設(shè)計了納米機器人的液相探頭。設(shè)計充分考慮了光路干涉,運

3、動空間,頻率模態(tài)等問題,使探頭具有合理的結(jié)構(gòu)和形狀。該設(shè)計使納米機器人能夠有效工作在液體環(huán)境中,直接在生物活細胞的生理狀態(tài)下實現(xiàn)對其的操縱,表面成像以及力學(xué)特性表征。
　　其次,本文對細胞的彈性模量進行了測試和模擬。對細胞進行了壓印實驗,得到載荷-壓深數(shù)據(jù)。并基于殼理論提出了一種半貼壁細胞的力學(xué)模型,對該模型的壓印過程進行了仿真,得到了與實驗數(shù)據(jù)比較符合的模擬曲線。應(yīng)用提出的模型,以及現(xiàn)有的Hertz模型和JKR模型對實驗數(shù)據(jù)擬合