استفاده مدلهای اصطکاکی نوین به منظور بررسی خواص مکانیکی بافت سرطانی کبد
علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
مقاله 8 ، دوره 36، شماره 3 - شماره پیاپی 37 ، شهریور 1403، صفحه 107-122 اصل مقاله (1.52 M )
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2024.87206.1245
نویسندگان
معین طاهری* ؛ زهرا سادات اقدامی
مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران
چکیده
امروزه سرطان کبد جابگاه ششم در میان سرطان ها و رتبه چهارم از علل مرگ و میر را به خود اختصاص داده است. بررسی وضعیت بدن و شناخت زودهنگام این بیماری میتواند در کنترل و درمان آن موثر باشد. بررسی خواص مکانیکی بافت کبد و مطالعه مدول یانگ آن موجب شناسایی وضعیت سلامت بافت و بیمار خواهد شد. در این پژوهش با استفاده از مدلهای اصطکاکی دال، انتگرالگیری بازنشانی و مدلهای بلیمن و سورین، به محاسبه مدول یانگ به صورت تئوری پرداخته شده است. همچنین با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی این مدول به صورت تجربی استخراج شده است. مقایسه مدولهای تئوری و تجربی به دست آمده، نتایجی نزدیک به هم خواهد داشت. با توجه به بررسی بافت و روابط در سطح نانو، مدل دوم بیلمن و سورین به دلیل کمتر بودن دامنه تغییرات و معادلات پیچیده تر، از دقت بالاتری برخوردار است. بنابراین استفاده از مدل دوم بیلمن و سورین در پژوهشهای آتی پیشهاد میشود.
کلیدواژهها
بافت سرطانی کبد ؛ مدل اصطکاکی دال ؛ انتگرالگیری بازنشانی ؛ مدلهای اصطکاکی بلیمن و سورین ؛ میکروسکوپ نیروی اتمی
مراجع
[1] 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,” Seminars in cell & Developmental Biology , vol. 73, pp. 115-124, January (2018)
[2] F. Pillet, L. Chopinet, C. Formosa, É. Dague, “Atomic force microscopy and pharmacology: from microbiology to cancerology,” Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, vol. 1840, no. 3, pp. 1028-1050, (2014).
[3] Y. Kim, J. W. Hong, J. Kim, J. H. Shin, “Comparative study on the differential mechanical properties of human liver cancer and normal cells,” Animal Cells and Systems , vol. 17, no. 3, pp. 170-178, (2013).
[4] M. Tian, Y. Li, W. Liu, L. Jin, X. Jiang, X. Wang, Y.Shi, Z. Ding, Y. Peng, J. Zhou, J. Fan, Y. Cao, W. Wang, “The nanomechanical signature of liver cancer tissues and its molecular origin,” Nanoscale , vol. 7, no. 30, pp. 12998-13010, (2015).
[5] M. Taheri, A. Jabbari, Z. Eghdami, H. Faraji, T. Mollaei, “Experimental and theoretical investigation of Young's modulus of liver cancer tissue using rectangular, V-shaped and dagger cantilevers of an atomic force microscope,” Journal of Solid and Fluid Mechanics , vol. 13, no. 5, pp. 121-135, (2023).
[6] L. Huwart ,F. Peeters , R. Sinkus, L. Annet, N. Salameh, L.C. Beek, Y. Horsmans, B.E Van Beers, “Liver fibrosis: non-invasive assessment with MR elastography,” NMR in Biomedicine , vol. 19, vo. 2, pp. 173-179, (2006).
[7] M. Bernal, F. Chamming, M. Couade, J. Bercoff, M. Tanter, J. Gennisson, “In vivo quantification of the nonlinear shear modulus in breast lesions: Feasibility study,” IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control , vol. 63, no. 1, pp. 101-109, (2016).
[8] 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 , vol. 19, no. 1, pp. 181-190, (2019).
[9] Y. Chen, L. Jiang, L. Qian, “AFM probe for measuring∼ 10− 5 ultra-low friction coefficient: Design and application,” Friction , vol. 12, no. 1, pp. 64-73, (2024).
[10] B. S. Kumar, “Recent advances and biophysical applications of atomic force microscopy in cancer research: An overview,” ChemRxiv , (2024)
[11] M. Taheri, “Application of atomic force microscopy in critical force and critical time extraction of 2D manipulation for gastric cancer tissue with different friction models,” NANOSCALE , vol. 9, no. 1, pp. 136-145, (2022).
[12] X. Tan, G. Chen, D. Sun, Y. Chen, “Dynamic Analysis of Planar Mechanical Systems With Clearance Joint Based on LuGre Friction Model,” Journal of. Computattional. Nonlinear Dynamics, vol. 13, no. 6, pp. , (2018)
[13] M. Mirzaluo, F. Fereiduni, M. Taheri, M. Modabberifar, “Experimental extraction of Young’s modulus of MCF-7 tissue using atomic force microscopy and the spherical contact models,” European Biophysics Journal , vol. 52, no. 1, pp. 81-90, (2023).
[14] F. Yang, W. Chen, Z. Chen, “Photoacoustic micro-viscoelastography for mapping mechanocellular properties,” Journal of Biophotonics , vol. 17, no. 1, (2024).
[15] M. Taheri, “Investigation of new friction models in two-dimensional manipulation of gastric cancer tissue,” Journal of Applied and Computational Sciences in Mechanics , vol. 35, no. 2, pp. 1-16, (2023).
[16] S. Leporatti, D. Vergara, A. Zacheo, V. Vergaro, G. Maruccio, R. Cingolani, R. Rinaldi, “Cytomechanical and topological investigation of MCF-7 cells by scanning force microscopy,” Nanotechnology , vol. 20, no. 5, (2009).
[17] M. Taheri, H. Faraji, “Extraction of force and critical time of three-dimensional manipulation of colon cancer tissue with different models of Persson friction,” Journal of Solid and Fluid Mechanics , vol. 12, no. 6, pp. 113-123, (2023).
[18] M. Zakeri, J. Faraji, “Dynamic modeling of nano/microparticles displacement in multi-point contact based on the Rumpf model,” Modares Mechanical Engineering , vol. 16, no. 8, pp. 120-130, (2016).
[19] 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 , vol. 7, no. 5, pp. 33-43, (2020).
[20] P. R. Dahl, “A solid friction model,” The Aerospace Corporation , vol. 18, no. 1, pp. 1-24, (1968).
[21] P. Dahl, “Solid friction damping of spacecraft oscillations”, InGuidance and Control Conference , pp. 1104, (1975).
[22] P. Dahl, R. Wilder, "Math model of hysteresis in piezo-electric actuators for precision pointing systems." Guidance and control, pp. 61-88, (1985)
[23] P. Dahl, “Solid friction damping of mechanical vibrations,” AIAA Journal , vol. 14, pp. 1675–82, (1976).
[24] D. A. Haessig, B. Friedland, “On the modeling and simulation of friction,” ASME Journal of Dynamic Systems Measurement, and Control , vol. 113, no. 3, pp. 354-362, (1991 ).
[25] P. A. Bliman M. Sorine, “Friction modeling by hysteresis operators application to dahl, stiction and stribeck effects,” Proc. of the Conference Models of Hysteresis , pp. 10-19, (1991).
[26] P. A. Bliman M. Sorine, “A system-theoretic approach of systems with hysteresis Application to friction modeling and compensation,” Proceeding of the second European Control Conference , pp. 1844–1849, (1993).
[27] P. A. Bliman M. Sorine, “Easy-to-use realistic dry friction models for automatic control,” Proceedings of the Third European Control Conference , pp. 3788–3794, (1995).
[28] Y. Sun, H. Li, Q. Chen, Q. Luo, G. Song, “The distribution of liver cancer stem cells correlates with the mechanical heterogeneity of liver cancer tissue”, Histochemistry and Cell Biology , vol. 156, no. 1, pp. 47–58, (2021).
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 225
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 131