项目名称: 基于纳米操作机器人的癌细胞机械特征建模与检测方法研究

项目编号: No.61503372

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 李密

作者单位: 中国科学院沈阳自动化研究所

项目金额: 21万元

中文摘要: 细胞机械特性作为新的免标记生物标志物(Biomarker)已成为生命科学领域的重要研究方向。然而由于对细胞机械特性测量的内在机理尚不清楚,导致当前细胞机械特性测量过程难以标准化、测量结果可比性差,阻碍了其在生命科学领域的实际应用。本课题针对上述问题,以纳米操作机器人为手段,采用假设-仿真-实验-修正的闭环研究思路,开展细胞细胞机械特征建模与检测方法研究,并通过与临床诊治相结合探索细胞机械特性检测的实际意义。具体研究内容包括:临床活检样本中癌细胞的提取;基于非理想弹性体的细胞粘弹性闭环建模与检测方法研究;基于高Q因子的细胞表面分子力和形貌同步检测技术;实验验证与临床应用。通过本研究,将建立细胞粘弹性和分子识别的理论建模与检测方法,揭示癌细胞机械特性在癌症发生发展及治疗过程中的变化规律,这对于提升纳米操作机器人在生物医药领域的应用潜力、发展新型疾病诊治和药效预测方法都有着积极的意义。

中文关键词: 纳米操作机器人;原子力显微镜;癌细胞;粘弹性;分子识别

英文摘要: Cellular mechanical property as a novel label-free biomarker has become an important research topic in the field of life sciences. However, due to the underlying mechanisms of measuring the cellular mechanical properties are still unknown, currently it is difficult to standardize the process of measuring the cellular mechanical properties and the results from different research groups are poorly comparable, hindering the practical application of cellular mechanical properties in the field of life sciences. In order to address the above issues, this project will perform investigations on modeling and detecting the cellular mechanical properties along the hypothesis-simulation-experiment-correction closed loop research idea using nanomanipulator, and the practical significance of cellular mechanical properties measurements will be explored by combining with the clinical diagnosis and treatments. The contents of the project include: isolating the cancer cells from the clinical biopsy samples, closed loop modeling and detection methods of cellular viscoelasticity based on non-ideal elastic material, developing methods that can simultaneously probe the molecular force and cellular topography based on high Q factor, the experimental verification and clinical applications. The performing of this project will develop modeling and detecting methods for cellular viscoelasticity and molecular recognition, and the dynamic changes of mechanical properties of cancer cells in the processes of cancer development and treatment will be revealed, which is of positive significance for promoting the capabilities of nanomanipulator for the application in the field of biological medicine and developing novel methods for disease diagnosis & treatment and drug efficacy prediction.

英文关键词: Nanomanipulator;Atomic force microscopy;Cancer cell;Viscoelasticity ;Molecular recognition

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