FluidFM konzolok rugóállandójának meghatározása szimulációs és kísérleti módszerekkel
A nanofluidikai atomerő-mikroszkóp (FluidFM) a hagyományos atomerő-mikroszkóp (AFM), és nanofluidikai csatornák kombinációja. A FluidFM többek között sejtbiológia kutatásokra, egyedi sejtek morfológiájának, mechanikai tulajdonságainak, metabolizmusának vagy adhéziójának vizsgálatára használható.
A FluidFM konzolok geometriája eltér a hagyományos AFM konzoloktól. A szilícium-nitrid alapú konzolban található fluidikai csatornát pillérek támasztják alá, így növelve a stabilitást, valamint a konzol végén különböző kimeneti apertúrák találhatóak. Sejtadhézió mérésére első sorban a FluidFM mikro-pipetta konzoljai alkalmasak, melyek kivezető nyílása 2, 4 vagy 8 µm átmérőjű lehet. Sejtadhéziós erőspektroszkópiához a Hooke-törvényt használjuk, melynek megoldása adja a sejtek kitapadásának Newton-ban kifejezett értékét. Ehhez elengedhetetlen a konzol deformációs képességének és rugóállandójának precíz meghatározása. Tömör, téglatest alakú konzolok és eddig a FluidFM konzolok rugóállandójának meghatározásához használt Sader-módszer a termikus zajspektrumból számított jósági tényezőt és a konzol rezonanciafrekvenciáit használja. Mivel a módszer rendkívül érzékeny a külső zajokra, így nem csak a FluidFM konzolok rugóállandója, hanem a FluidFM-el végzett sejtadhéziómérések szórása nagymértékben megnőhet, ami számos kérdést felvet a Sader-módszer alkalmazhatóságát illetően FluidFM konzolok esetében.
Munkám célja egy alternatív, Payam és mtsi. által kidolgozott módszer alkalmazhatóságának tesztelése FluidMF konzolok rugóállandójának pontosabb kalibrálására. A módszer eliminálja a jósági tényezőt, azonban használja a konzol 1. és 2. rezonanciafrekvenciáját levegőben és viszkózus közegben mérve. Ezek közül a 2. rezonanciafrekvenciákat a műszer nem tudja közvetlenül mérni. A célom ezért modellezés, numerikus szimuláció és alternatív kísérleti módszerek segítségével a FluidFM konzolok hidrodinamikai viselkedésének leírása, amely segítésével lehető válik a konzolok rugóállandójának megbízható kalibrálása.
szerző
-
Pap Norbert
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Bonyár Attila
Egyetemi docens, Elektronikai Technológia Tanszék -
Nagy Ágoston Gábor
PhD Hallgató, Elektronikai Technológia Tanszék -
Dr. Hajnal Zoltán
tudományos főmunkatárs, MTA EK MFA (külső) -
Dr. Horváth Róbert
tudományos főmunkatárs, laborvezető, ELKH EK MFA Nanobioszenzorika Laboratórium (külső)
