عنوان
مدلسازي فرايند منيپوليشن ذرات زيستي به روش ديناميك مولكولي
نويسنده اصلي
محسن استاجي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
به‌منظور بررسي اثرات متقابل سلول‌هاي بيولوژيكي، اثرات داروها بر روي سلول‌هاي زيستي و ايجاد تغييرات مطلوب ژنتيكي بر روي DNA موجودات، بررسي هرچه دقيق‌تر نانوذرات بيولوژيكي يكي از كليدي‌ترين نيازهاي امروزه‌ي بشر است. در اين مسير شناسايي خواص مكانيكي اين نانوذرات مانند نيروي چسبندگي سطحي، ميزان تغيير شكل و بررسي احتمال تخريب و همچنين نحوه‌ي رفتار مكانيكي آن‌ها در شرايط متفاوت نيز يك ضرورت به‌حساب مي‌آيد. منيپوليشن نانوذرات زيستي در ابعاد نانو يكي از فرايندهاي مهم در بررسي رفتار نانوذرات بيولوژيكي است؛ زيرا ميزان نيروي وارده، ميزان تغييرشكل و بررسي احتمال تخريب در ذره مي‌تواند اطلاعات سودمندي را در اختيار ما قرار دهد. با توجه به ابعاد اين تحقيقات، انجام تست‌هاي آزمايشگاهي بسيار زمان‌بر و پرهزينه است. ازاين‌رو شبيه‌سازي‌هاي رايانه‌اي مي‌تواند به‌عنوان يك جايگزين بسيار مناسب در نظر گرفته شود كه از طرفي منجر به صرفه‌جويي قابل‌توجهي در زمان و هزينه مي‌شود و از طرف ديگر نيز قابليت تكرارپذيري دارد.
در اين پايان‌نامه به شبيه‌سازي ديناميك مولكولي سه ذره‌ي زيستي مختلف (ويروس، پروتئين و ssDNA) بر پايه‌ي نانو ربات AFM پرداخته‌شده است. هدف از انجام اين تحقيق يافتن اثر جنس زيرلايه بر روي نيروي وارده بر نانوذره و همچنين بررسي احتمال تخريب آن است. براي اين منظور از سه زيرلايه‌ي مختلف با جنس‌هاي سيليكون، گرافن و طلا استفاده‌شده است. دليل انتخاب اين زيرلايه‌ها فراواني استفاده از آن‌ها در فرايندهاي آزمايشگاهي و همچنين عدم واكنش با نانوذرات زيستي است. از سوي ديگر اثر عوامل محيطي بر نيروي منيپوليشن نيز بررسي‌شده است. اين اثرات محيطي شامل تغيير محيط منيپوليشن از خلأ به محيط آبي و همچنين اثر بار الكترواستاتيك است. منيپوليشن به صورت سه بعدي شبيه‌سازي شده است و در آن از فرايند هل دادن براي جابجايي نانوذرات زيستي استفاده شده است. از كاربردهاي منيپوليشن نانوذرات زيستي مي‌توان به آزمايشهاي مربوط به بررسي اثرات متقابل پروتئين و ليپيد، بررسي اثر داروها بر روي ويروس و در فرايند تعيين توالي DNA، اشاره نمود.
نتايج نشان مي‌دهد كه بيشترين نيروي وارد به ذره، متعلق به فرايند منيپوليشن بر روي زيرلايه‌ي طلايي است و احتمال تخريب نيز در اين حالت بسيار زياد است. در مقايسه‌ي بين زيرلايه‌هاي گرافني و سيليكوني نيز مشخص مي‌شود كه نيروي منيپوليشن و تغييرشكل ذره بر روي زيرلايه‌ي گرافني بيشتر از زيرلايه‌ي سيليكوني است. با تغيير محيط شبيه‌سازي از خلأ به محيط آبي نيز نيروي منيپوليشن كاهش مي‌يابد. از طرف ديگر، با اعمال بار الكترواستاتيك مثبت به زيرلايه و سوزن در حين فرايند منيپوليشن ويروس بر روي زيرلايه‌ي گرافني شاهد افزايش نيروي منيپوليشن هستيم؛ درحالي‌كه با اعمال بار الكتريكي منفي، نيروي منيپوليشن كاهش مي‌يابد.
شماره ركورد
189844
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي - بيومكانيك
استاد راهنما
دكتر محرم حبيب نژاد كورايم