1、生物細(xì)胞的力學(xué)特性時(shí)刻調(diào)控著細(xì)胞的生長(zhǎng)以及細(xì)胞與外部環(huán)境的信息互換。對(duì)細(xì)胞力學(xué)特性的研究,不僅可以為一些疾病的發(fā)病機(jī)理提供理論基礎(chǔ),為其診斷,治療和康復(fù)提供方法;還為開展納米生物力學(xué)的研究,以及生物科學(xué)的應(yīng)用和突破提供依據(jù);更為人類基因組及蛋白質(zhì)組的研究提供不可缺少信息。在研究生物細(xì)胞力學(xué)特性的諸多技術(shù)方法中,原子力顯微鏡(AFM)以其精度高,測(cè)力范圍大,能夠直接在生理環(huán)境中測(cè)量,可以得到生物表面圖像等優(yōu)勢(shì),成為納米生物力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)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(jī)器人對(duì)生物活細(xì)胞力學(xué)特性進(jìn)行分析和測(cè)試。本納米機(jī)器人繼承了AFM在納米生物力學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),同時(shí)引入能在液體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生物操縱和測(cè)試的雙探針納米鑷子。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:
　　首先,本文設(shè)計(jì)了納米機(jī)器人的液相探頭。設(shè)計(jì)充分考慮了光路干涉,運(yùn)

3、動(dòng)空間,頻率模態(tài)等問題,使探頭具有合理的結(jié)構(gòu)和形狀。該設(shè)計(jì)使納米機(jī)器人能夠有效工作在液體環(huán)境中,直接在生物活細(xì)胞的生理狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)其的操縱,表面成像以及力學(xué)特性表征。
　　其次,本文對(duì)細(xì)胞的彈性模量進(jìn)行了測(cè)試和模擬。對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了壓印實(shí)驗(yàn),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(xì)胞的力學(xué)模型,對(duì)該模型的壓印過程進(jìn)行了仿真,得到了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較符合的模擬曲線。應(yīng)用提出的模型,以及現(xiàn)有的Hertz模型和JKR模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合