国家级大学生创新创业训练计划项目申报书.doc

附件3

“本科教学工程”

国家级大学生创新创业训练计划

项目申报书

项目名称：基于原子力学显微镜及有限元模型的肝癌细胞力学性质研究项目完成人：

项目指导教师：

项目总负责人：

所在学院（公章）：

起止时间：年月至年月

兰州大学教务处制

填报说明

一、填写申报书之前，项目团队所有成员和指导老师应仔细阅读《兰州大学“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划管理办法（试行）》，严格按照有关规定执行。鼓励学生跨专业申报项目，促进不同学科之间的交叉融合。

二、项目类别及简述

创新训练项目是本科生个人或团队，在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。

创业训练项目是本科生团队，在导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中扮演一个或多个具体的角色，如编制商业计划书、开展可行性研究、模拟企业运行、参加企业实践、撰写创业报告等。

创业实践项目是学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。

三、项目完成人根据实际情况填写2～3人（创业实践项目一般3～5人）；如项目完成人来自不同学院，“项目总负责人”一栏必须为第一完成人所在学院主管教学院长或负责人，“所在学院”一栏填写项目第一完成人所在的学院。

四、申报书请如实填写，表达明确严谨。所需签字之处，必须由相应人员亲笔签名。如有弄虚作假现象，一经核实，将按照撤项处理。

五、项目实施时间的起止年月一般按学年填写，每个项目原则上在1或2年内完成，以一年为一阶段。申报书的各项内容，要实事求是，表达要明确、严谨。第一次出现的缩写词，需注出全称。

六、项目及子项目经费预算中的科目名称可根据预算情况填写实验耗材、药品、试剂、图书资料、实地调研，参加校内外会议，生产采购、仓储运输、广告营销，场地租赁等。

七、在线申报的同时，需同时提交纸质版，以便立项后归档。要求用A4纸填写或打印（签字之处不得打印），于左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件一致。电子版填表字体用小四号宋体，单倍行距，一式一份（备存）。申报书内容格式编排应规范、严谨。

八、所列各项内容不能简单标注“见附件”，否则视为不合格。

备注：创业训练项目及创业实践项目在申请时需一并提交创业计划书。

可复制

）

四、项目方案（可另附页。1000字左右，包括目标任务，技术路线或运作模式，行动方案，以及人员分工和资源整合等。）

理论方面：

1.Hertz接触模型导出细胞杨氏模量计算公式

对细胞杨氏模量的计算采用 Hertz 模型的方法, 球形针尖的 Hertz 模型计算公式为

2

3

2

1

2)

1(3

4

δ

ν

R

E

F

-

=

（1）式中, F为样本受力，E为被测样本的弹性模量，ν为被测样品的泊松化,δ为压入量，R为针尖曲率半径.在测定细胞杨氏模量时, ν通常赋值为0.5。

移项可知E可以看作力F与压入量δ的函数：

2

3

2

1

2

4

)

1(

3

δ

ν

R

F

E

-

=

（2）公式可用于有限元模型等效杨氏模量计算。

在 AFM 测量中，F即为探针悬臂梁所受力，δ为压痕深度，直接测得的是压电陶瓷的位置d与悬臂梁偏转量x的力曲线，每条力曲线都包括两条曲线, 即逼近曲线和回退曲线由于回退曲线受到黏附力的影响, 通常采用逼近曲线来计算细胞的杨氏模量。坐标转换即可得到F-δ压痕曲线，原理如下：①δ= d-x② F=kx（k 为悬臂梁的弹性系数）。杨氏模量的具体计算流程如下:

2.构建细胞有限元层合模型

项目预期建立多种有限元细胞仿真模型，现简介一种用plane42单元简化的线弹性二维层合模型：

其物理模型如下图，考虑细胞受压为轴对称问题，将其沿轴剖开，近似为二维

实体模型；考虑到细胞尺寸远大于球形探头，将细胞处理为半空间无限大平面，对接触区的网格划分进行加密处理，以期得到更加精确的结果。

，定E值绘制力曲线，用Hertz模模型检验：设定内外层杨氏模量1E=2E E

型拟合相同E值的力曲线，对比两者的吻合程度，为有限元模型的择优提供参考。后期将考察其与实验结果的拟合度，筛选用于本研究的最优模型，进行该步骤需先获取细胞双层模型各层近似材料参数，参数通过参考已有报告或实验分离测定得到。

基于最优模型探明仿真模型等效杨氏模量与多个参量的定量关系，将该关系式计算所得的等效杨氏模量与建立在Hertz模型上的实验分析所得杨氏模量均值进行对比，以期进一步检验两类模型在研究该问题上的适用性，推出研究肺癌细胞力学特性的优化有限元模型，为从微观尺度上研究肺癌细胞奠定理论基础。

3.等效杨氏模量的统计分析

为了更能客观现实地描述细胞的硬度, 需要计算力曲线上多个数据点的杨氏模量值进行统计分析, 在得到其分布的柱状图后利用公式(3)所示的高斯函数对柱状图进行拟合, 并用高斯拟合得到的数学期望μ代表该条压痕曲线计算得到的 BL 细胞的杨氏模量.

（3）

4. 能量耗散 ( W)

探针在测量细胞力曲线的过程中损失的能量，表征的是细胞的黏性。可以表示为：

式中: T 为测量力曲线所用的总时间。能量耗散百分比的形式(φ)表示为