بررسی ارتعاشات میکروتوبول پروتئینی با مدل پوسته ارتوتروپیک و تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته
چکیده
بیومکانیک یکی از علوم نوینی است که در سال های اخیر و با کاربردی شدن مهندسی مکانیک در علوم زیستی شکل گرفته است. در این پایان نامه با بررسی ارتعاشات یکی از مهم ترین المان های درون سلولی به نام میکروتوبول پروتئینی یکی از کاربرد های مشترک فناوری نانو، فناوری زیستی و علم مکانیک بررسی شده است. میکروتوبول پروتئینی یا ریز لوله سلولی مستحکم ترین جزء اسکلت سلولی می باشد و بر اساس مطالعات آزمایشگاهی در حدود 100 مرتبه از دیگر اجزای اسکلت سلولی مستحکم تر می باشد و با توجه به نقش حیاتی میکروتوبول در بسیاری از فعالیت های بیولوژیک مطالعه ی رفتار مکانیکی آن حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه هدف اصلی بدست آوردن فرکانس ارتعاشی میکروتوبول پروتئینی با استفاده از مدل مناسب و تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته می باشد که برای این منظور در این پایان نامه ارتعاشات آزاد میکروتوبول پروتئینی با مدل پوسته ارتوتروپیک و تئوری گرادیان تنش و کرنش مورد بررسی قرار گرفته و معادلات برای شرایط تکیه گاهی ساده استخراج شده است. سپس با حل معادلات به روش تحلیلی تاثیر پارامترهای مختلف از جمله هندسه و خواص مکانیکی میکروتوبول بر فرکانس طبیعی به صورت نمودار ارائه و نشان داده شده است که افزایش ابعاد میکروتوبول سبب کاهش فرکانس و افزایش مدول های الاستیسیته باعث افزایش فرکانس می شود. در ضمن تاثیر پارامترهای اندازه که یکی از پارامترهای مهم در مقیاس نانو می باشد، مورد مطالعه قرار گرفته شده است که با مقایسه نتایج کاهش برآورد فرکانس ها با افزایش ld و افزایش برآورد فرکانس ها با افزایش ls مشهود است . همچنین نتایج بدست آمده از این پژوهش با نتایج کارهای مشابه در تئوریهای کلاسیک و غیر موضعی موجود در مراجع مقایسه شده است که تطابق خوبی را نشان می دهد.