本文關(guān)鍵詞：基于壓阻式懸臂梁傳感器對(duì)細(xì)胞力學(xué)特性的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：細(xì)胞的力學(xué)特性關(guān)系著細(xì)胞的生長(zhǎng)以及細(xì)胞自身的調(diào)節(jié)功能,細(xì)胞的變形和疾病之間是相關(guān)聯(lián)的,這在細(xì)胞壓痕試驗(yàn)中得以驗(yàn)證。壓阻式微懸臂梁探針通過(guò)機(jī)械方法鑒定單個(gè)細(xì)胞的特性成為一種可能,同時(shí)由于微懸臂梁探針具有精度高以及能在生物環(huán)境中測(cè)量操作等特點(diǎn),在納米生物學(xué)上得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)還能通過(guò)懸臂傳遞樣品受力情況,實(shí)現(xiàn)生物樣品力學(xué)特性的測(cè)量。本文基于壓阻式懸臂梁傳感器對(duì)酵母細(xì)胞力學(xué)特性進(jìn)行研究。本壓阻式懸臂梁傳感器不僅具備原子力顯微鏡(AFM)在納米生物力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),也具有低成本、外部電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。本論文得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為細(xì)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?jī)?nèi)容包括:第一部分,在國(guó)內(nèi)外研究生物細(xì)胞的基礎(chǔ)上,分析了生物細(xì)胞彈性模量的測(cè)量方法,彈性模量特性,粘附力特性。針對(duì)現(xiàn)有的研究方法,我們提出了基于壓阻式懸臂梁傳感器測(cè)量酵母細(xì)胞的力學(xué)特性的方法。第二部分,詳細(xì)介紹了納米壓痕原理,并分析了可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響的因素,如壓頭形狀,被測(cè)材料的表面形貌,零點(diǎn)定位。第三部分,基于壓阻式懸臂梁傳感器設(shè)計(jì)出測(cè)力裝置。針對(duì)傳感器輸出信號(hào)微弱的特點(diǎn),采用了直流電壓激勵(lì)電橋、儀表放大器、巴特沃斯低通濾波器、微調(diào)失調(diào)電壓電路等技術(shù)。在掃描電子顯微鏡下,精確控制納米驅(qū)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)AFM探針探壓傳感器探針完成了力的標(biāo)定。第四部分,完成了對(duì)酵母細(xì)胞進(jìn)行壓痕仿真分析和基于壓阻式懸臂梁傳感器測(cè)量酵母細(xì)胞彈性模量的實(shí)驗(yàn)。利用有限元軟件ABAQUS并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真,模擬不同傾斜角的壓頭對(duì)酵母細(xì)胞進(jìn)行了壓痕仿真,得到不同傾斜角下細(xì)胞的力學(xué)曲線。在測(cè)量酵母細(xì)胞的力學(xué)實(shí)驗(yàn)中,采用MATLAB對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了二次多項(xiàng)式曲線擬合,結(jié)合赫茲力學(xué)模型計(jì)算出酵母細(xì)胞的彈性模量。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì),數(shù)據(jù)的符合度較好。最后一部分,基于壓阻式懸臂梁傳感器測(cè)量細(xì)胞與針尖,細(xì)胞與基底的粘附力。在測(cè)量細(xì)胞與針尖的粘附力的實(shí)驗(yàn)中,采用單一變量法,分析了載荷大小和加載時(shí)間分別對(duì)粘附力造成的影響;在細(xì)胞與基底的粘附力實(shí)驗(yàn)中,分析了接觸時(shí)間和不同基底對(duì)酵母細(xì)胞粘附力的影響。得到結(jié)論:加載時(shí)間和載荷都能使粘附力增大;帶正電的載玻片明顯比普通載玻片的粘附力大。
【關(guān)鍵詞】：壓阻式懸臂梁傳感器 納米壓痕 酵母細(xì)胞 彈性模量 粘附力
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究的目的和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 細(xì)胞的彈性模量特性的研究現(xiàn)狀及分析12-17
• 1.2.2 細(xì)胞粘附力特性的研究現(xiàn)狀及分析17-20
• 1.3 課題來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.3.1 課題來(lái)源20
• 1.3.2 主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-23
• 第二章 納米壓痕原理23-33
• 2.1 壓痕技術(shù)概述23
• 2.2 納米壓痕理論基礎(chǔ)23-29
• 2.3 影響測(cè)量結(jié)果因素分析29-32
• 2.3.1 壓頭形狀的影響29-30
• 2.3.2 被測(cè)材料表面形貌的影響30-31
• 2.3.3 零點(diǎn)定位的影響31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 基于壓阻式微懸臂梁傳感器測(cè)力裝置的實(shí)現(xiàn)33-48
• 3.1 壓阻式微懸臂梁傳感器33-37
• 3.1.1 壓阻原理33-36
• 3.1.2 壓阻式懸臂梁傳感器探針結(jié)構(gòu)36-37
• 3.2 基于壓阻式傳感器信號(hào)調(diào)理電路的實(shí)現(xiàn)37-43
• 3.2.1 惠斯通電橋37-38
• 3.2.2 前置放大電路38-41
• 3.2.3 巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計(jì)41-43
• 3.3 懸臂梁傳感器探針的力標(biāo)定43-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 基于壓阻式懸臂梁傳感器測(cè)量酵母細(xì)胞彈性模量48-63
• 4.1 彈性模量的計(jì)算模型48-49
• 4.2 基于ABAQUS對(duì)酵母細(xì)胞的壓痕力學(xué)仿真49-54
• 4.2.1 酵母細(xì)胞的模型參數(shù)49-50
• 4.2.2 酵母細(xì)胞有限元力學(xué)分析50-53
• 4.2.3 酵母細(xì)胞的力學(xué)仿真結(jié)果53-54
• 4.3 基于ABAQUS分析探針傾斜角對(duì)力測(cè)量的影響54-56
• 4.4 測(cè)量酵母細(xì)胞彈性模量實(shí)驗(yàn)研究56-61
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)材料56-57
• 4.4.2 基于壓阻式懸臂梁傳感器探壓酵母細(xì)胞57-59
• 4.4.3 壓痕深度的確定59-60
• 4.4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 基于壓阻式懸臂梁傳感器測(cè)量酵母細(xì)胞的粘附力63-76
• 5.1 粘附力的確定63-65
• 5.2 傳感器探針測(cè)量細(xì)胞粘附力的方法研究65-67
• 5.2.1 探針針尖與酵母細(xì)胞粘附力測(cè)量方法65-66
• 5.2.2 酵母細(xì)胞與基底粘附力測(cè)量方法66-67
• 5.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)材料67-68
• 5.4 探針針尖與酵母細(xì)胞粘附力測(cè)量實(shí)驗(yàn)68-71
• 5.4.1 探針針尖與酵母細(xì)胞粘附力測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程68-69
• 5.4.2 加載時(shí)間對(duì)粘附力影響的研究69-71
• 5.4.3 載荷大小對(duì)粘附力影響的研究71
• 5.5 酵母細(xì)胞與基底粘附力測(cè)量實(shí)驗(yàn)71-74
• 5.5.1 酵母細(xì)胞與基底粘附力測(cè)量實(shí)驗(yàn)過(guò)程71-72
• 5.5.2 接觸時(shí)間對(duì)粘附力影響的研究72-73
• 5.5.3 不同基底對(duì)粘附力影響的研究73-74
• 5.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論74-75
• 5.7 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-85
• 攻讀學(xué)位論文期間公開(kāi)發(fā)表的論文及科研成果85-86
• 致謝86-87

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本文編號(hào)：496509