基于納米機器人的生物活細胞力學特性表征.pdf

1、生物細胞的力學特性時刻調(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,為其診斷,治療和康復提供方法;還為開展納米生物力學的研究,以及生物科學的應用和突破提供依據(jù);更為人類基因組及蛋白質組的研究提供不可缺少信息。在研究生物細胞力學特性的諸多技術方法中,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,成為納米生物力學領域應用最廣

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在納米生物力學領域應用的優(yōu)勢,同時引入能在液體環(huán)境中實現(xiàn)復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果將為細胞力學特性研究提供更多參考,應用的設備和方法將為納米生物力學領域的研究提供新的工具和技術選擇。主要研究內(nèi)容包括:
　　首先,本文設計了納米機器人的液相探頭。設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構和形狀。該設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