دانشگاه فردوسی مشهد علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 2008-918X 36 1 2024 04 20 Experimental and Theoretical Investigation of Young's Modulus of Breast Cancer Tissue (MCF-10) Using Different Cantilevers of Atomic Force Microscope بررسی تجربی و تئوری مدول یانگ بافت سرطانی سینه(MCF-10) با استفاده از تیرک‌های مختلف میکروسکوپ نیروی اتمی 61 76 44346 10.22067/jacsm.2023.83806.1196 FA معین طاهری مهندسی ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک. 0000-0001-6583-3925 علی جباری مهندسی ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک زهراسادات اقدامی مهندسی ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک 0009-0001-3861-2251 حامد فرجی گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک ، اراک 0009-0002-6220-7632 نیما رحمانی مهندسی ساخت و تولید، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اراک، اراک 0009-0003-0790-3827 Journal Article 2023 08 07 Today, the atomic force microscope has various applications in the manufacture of small-scale parts and the study of their mechanical properties. The study of mechanical properties of tissues can be considered as biomarkers for early detection of cancer and help in new treatments. There are diferent ways to detect cancerous tissues, and one of these ways is to check Young’s modulus of the tissue. One of the most recent methods for extracting Young's modulus in biological tissues is the use of atomic force microscopy. In this study, atomic force microscope was first used to extract Young's modulus of MCF-10 breast cancer tissue using 3 different cantilevers with rectangular, V-shaped and dagger geometries. The geometry of the cell was also assumed to be spherical according to the images obtained by atomic force microscopy. The force- indentation depth diagram was plotted by averaging the experimental results for each of the cantilevers separately. Finally, Young's modulus of breast cancer tissue for 3 cantilevers with rectangular, V-shaped and dagger geometries is extracted with Hertz contact model. By comparing the experimental and theoretical results and by changing the assumed range of Young's modulus for all 3 geometries of the cantilevers, it was observed that the use of V-shaped pole predicts a more accurate range of Young's modulus due to applying less force to the tissue. Young's modulus of breast cancer was considered between 1200 and 1250 (Pa) using V-shaped cantilevers. امروزه میکروسکوپ نیروی اتمی کاربردهای مختلفی در ساخت قطعات ریز مقیاس و بررسی خواص مکانیکی آن‌ها دارد. مطالعه خواص مکانیکی بافت‌ها می‌تواند به‌عنوان عاملی مهم برای تشخیص زودهنگام سرطان و کمک به روش‌های جدید درمان‌های در نظر گرفته شود. روش‌های مختلفی برای تشخیص بافت‌های سرطانی وجود دارد که یکی از این راه‌ها بررسی مدول یانگ بافت است. یکی از جدیدترین روش‌ها برای استخراج مدول یانگ در بافت‌های بیولوژیکی استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی است. در این مطالعه، ابتدا از میکروسکوپ نیروی اتمی به‌منظور استخراج مدول یانگ بافت سرطانی سینه MCF-10 با استفاده از سه تیرک مختلف با هندسه‌های مستطیلی، وی-شکل و خنجری استفاده‌شده است. با توجه به تصاویر به‌دست‌آمده توسط میکروسکوپ نیروی اتمی، هندسه سلول کروی در نظر گرفته شد. نمودار نیرو- عمق نفوذ با میانگین‌گیری نتایج تجربی برای هرکدام از تیرک‌ها به‌طور مجزا رسم شد. در آخر مدول یانگ بافت سرطانی سینه برای سه تیرک با هندسه‌های مستطیلی، وی-شکل و خنجری با مدل تماسی هرتز استخراج‌شده است. با مقایسه نتایج تجربی و تئوری و با تغییر محدوده مدول یانگ فرضی برای هر سه هندسه تیرک‌ها، مشاهده شد که، استفاده از تیرک وی-شکل به دلیل اعمال نیروی کم‌تر به بافت، محدوده دقیق‌تری از مدول یانگ را پیش‌بینی می‌کند. مدول یانگ بافت سرطانی با استفاده از تیرک وی-‌شکل بین 1200 تا 1250 پاسکال در نظر گرفته شد. https://mechanic-ferdowsi.um.ac.ir/article_44346_5994c49e2b3dfb26cdaa4c2098913623.pdf