مدلسازی دینامیک مولکولی فرآیند نانومنیپولیشن ذرات زیستی با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی: بررسی اثرات جنس زیرلایه

Abstract

به‌منظور بررسی اثر داروها بر روی ویروس‌ها، اثرات متقابل بین پروتئین‌ها و ایجاد تغییرات مطلوب ژنتیکی بر روی دی‌ان‌ای موجودات، بررسی هرچه دقیق‌تر این ذرات بیولوژیکی یکی از کلیدی‌ترین نیازهای امروزه‌ است. در این مسیر، شناسایی خواص مکانیکی این ذرات و همچنین نحوه‌ی رفتار مکانیکی آن‌ها در شرایط متفاوت نیز یک ضرورت به‌حساب می‌آید. منیپولیشن ذرات زیستی در ابعاد نانو یکی از فرایندهای مهم در بررسی رفتار نانوذرات بیولوژیکی است؛ زیرا بررسی میزان نیروی وارده، میزان تغییرشکل و بررسی احتمال تخریب در ذره می‌تواند اطلاعات سودمندی را در اختیار ما قرار دهد. در این مقاله به شبیه‌سازی دینامیک مولکولی فرآیند نانومنیپولیشن سه ذره‌ی زیستی مختلف (ویروس، پروتئین و دی‌ان‌ای تک‌رشته‌ای) بر پایه‌ی نانو ربات میکروسکوپ نیروی اتمی پرداخته‌شده است. هدف، یافتن اثر جنس زیرلایه بر روی نیروی وارده بر نانوذره و همچنین بررسی احتمال تخریب آن است. برای این منظور از سه زیرلایه‌ی مختلف با جنس‌های سیلیکون، گرافن و طلا استفاده‌شده است. دلیل انتخاب این زیرلایه‌ها فراوانی استفاده از آن‌ها در فرایندهای آزمایشگاهی و همچنین عدم واکنش با ذرات زیستی است. نتایج نشان می‌دهد که بیشترین نیروی وارد به ذره، متعلق به فرایند منیپولیشن بر روی زیرلایه‌ی طلایی است و احتمال تخریب نیز در این حالت بسیار زیاد است. در مقایسه‌ی بین زیرلایه‌های گرافنی و سیلیکونی نیز مشخص می‌شود که نیروی منیپولیشن و تغییرشکل ذره بر روی زیرلایه‌ی گرافنی بیشتر از زیرلایه‌ی سیلیکونی است.