國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)書

1、附件 3“本科教學(xué)工程”國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)書項(xiàng)目名稱：基于原子力學(xué)顯微鏡及有限元模型的肝癌細(xì)胞力學(xué)性質(zhì)研究項(xiàng)目完成人：_項(xiàng)目指導(dǎo)教師：_項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人： _所在學(xué)院（公章）：_起止時(shí)間： 年 月 至 年 月蘭州大學(xué)教務(wù)處制填報(bào)說明一、 填寫申報(bào)書之前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所有成員和指導(dǎo)老師應(yīng)仔細(xì)閱讀蘭州大學(xué) “本科教學(xué)工程”國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃管理辦法（試行），嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。鼓勵(lì)學(xué)生跨專業(yè)申報(bào)項(xiàng)目，促進(jìn)不同學(xué)科之間的交叉融合。二、項(xiàng)目類別及簡(jiǎn)述創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目是本科生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)， 在導(dǎo)師指導(dǎo)下，自主完成創(chuàng)新性研究項(xiàng) 目設(shè)計(jì)、研究條件準(zhǔn)備和項(xiàng)目實(shí)施、研究報(bào)告撰寫、成果（學(xué)術(shù)）交流

2、等工作。創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目是本科生團(tuán)隊(duì)，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過 程中扮演一個(gè)或多個(gè)具體的角色，如編制商業(yè)計(jì)劃書、開展可行性研究、模擬企 業(yè)運(yùn)行、參加企業(yè)實(shí)踐、撰寫創(chuàng)業(yè)報(bào)告等。創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目是學(xué)生團(tuán)隊(duì)，在學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)下， 采用前期創(chuàng) 新訓(xùn)練項(xiàng)目（或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)）的成果，提出一項(xiàng)具有市場(chǎng)前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品或者 服務(wù)，以此為基礎(chǔ)開展創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)。三、項(xiàng)目完成人根據(jù)實(shí)際情況填寫 2 23 3 人（創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目一般 3 35 5 人）； 如項(xiàng)目完成人來自不同學(xué)院，“項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人” 一欄必須為第一完成人所在學(xué)院主 管教學(xué)院長(zhǎng)或負(fù)責(zé)人，“所在學(xué)院”一欄填寫項(xiàng)目第一完成人所在的學(xué)院。四、申

3、報(bào)書請(qǐng)如實(shí)填寫，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)。所需簽字之處，必須由相應(yīng)人員親 筆簽名。如有弄虛作假現(xiàn)象，一經(jīng)核實(shí)，將按照撤項(xiàng)處理。五、項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間的起止年月一般按學(xué)年填寫，每個(gè)項(xiàng)目原則上在1 1 或 2 2年內(nèi)完成，以一年為一階段。申報(bào)書的各項(xiàng)內(nèi)容，要實(shí)事求是，表達(dá)要明確、嚴(yán) 謹(jǐn)。第一次出現(xiàn)的縮寫詞，需注出全稱。六、項(xiàng)目及子項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算中的科目名稱可根據(jù)預(yù)算情況填寫實(shí)驗(yàn)耗材、藥品、試劑、圖書資料、實(shí)地調(diào)研，參加校內(nèi)外會(huì)議，生產(chǎn)采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、廣告 營(yíng)銷，場(chǎng)地租賃等。七、 在線申報(bào)的同時(shí)，需同時(shí)提交紙質(zhì)版，以便立項(xiàng)后歸檔。要求用A4A4 紙 填寫或打?。ê炞种幉坏么蛴。?，于左側(cè)裝訂成冊(cè)?？删W(wǎng)上下載、自行復(fù)印或

4、 加頁(yè)，但格式、內(nèi)容、大小均須與原件一致。電子版填表字體用小四號(hào)宋體，單 倍行距，一式一份（備存）。申報(bào)書內(nèi)容格式編排應(yīng)規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)。八、所列各項(xiàng)內(nèi)容不能簡(jiǎn)單標(biāo)注“見附件”，否則視為不合格。備注：創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目及創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目在申請(qǐng)時(shí)需一并提交創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書。型類目項(xiàng)科學(xué)級(jí)請(qǐng)費(fèi)經(jīng)請(qǐng)申一一元萬(wàn)月月年年至申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)排名順序?yàn)樨?fù)責(zé)人先后順序名姓號(hào)學(xué)ai m E-校內(nèi)指導(dǎo)教師多個(gè)老師可復(fù)制名姓aa mE-位單校外指導(dǎo)教師沒有可不填名姓aa mE-位單一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介（嚴(yán)格控制在 200200 字以內(nèi)。請(qǐng)用簡(jiǎn)明扼要的語(yǔ)言概括項(xiàng)目的關(guān)鍵內(nèi)容。）研究?jī)?nèi)容：1.1.理論研究：基于層合材料的接觸力學(xué)，本項(xiàng)目將細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和骨架結(jié)

5、構(gòu)考慮 成雙層彈性結(jié)構(gòu)，一方面構(gòu)建多種有限元粘彈性模型用以探討雙層結(jié)構(gòu)中選定材料 參數(shù)（單層厚度、楊氏模量、粘滯系數(shù)）對(duì)細(xì)胞等效楊氏模量的影響，另一方面用 粘彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式的相應(yīng)積分代替彈性模量修正的HertzHertz 接觸模型描述探針壓力與細(xì)胞形變的關(guān)系，為初步實(shí)現(xiàn)兩類模型的準(zhǔn)確性考證和有效仿真模型甄選，將參考以力曲線為主的 HertzHertz 模型擬合結(jié)果與有限元仿真結(jié)果的相似度，在此基礎(chǔ)上 利用有限元模型對(duì)后期實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。2 2 實(shí)驗(yàn)研究：基于 AFMAFM 對(duì)肝癌細(xì)胞和正常肝細(xì)胞進(jìn)行成像和力學(xué)特性測(cè)定。 對(duì)正常肝細(xì)胞和肝癌細(xì)胞分別進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量。肝癌細(xì)胞不同部位力學(xué)性質(zhì)的

6、 測(cè)量。測(cè)定計(jì)算力曲線，再利用 HertzHertz 模型計(jì)算力曲線各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的楊氏模量，最終 通過高斯擬合分別求解表征兩類細(xì)胞彈性的楊氏模量，并積分運(yùn)算得到表征細(xì)胞黏 性的能量耗散值。針對(duì)正常肝細(xì)胞 CHCHO O和低侵襲性的肝癌細(xì)胞 HEPHEP G2G2 在力學(xué)性 質(zhì)上的差異， 進(jìn)行 AFMAFM 實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)定懸臂梁偏轉(zhuǎn)量以及壓電陶瓷位置，坐標(biāo)變 換得到力曲線，進(jìn)而利用 HertzHertz 模型計(jì)算力曲線上每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的楊氏模量，繪制柱狀圖對(duì)其進(jìn)行高斯擬合，求解兩類細(xì)胞在表征細(xì)胞彈性的楊氏模量，并通過積分運(yùn)算得到表征細(xì)胞黏性的能量耗散值。3.3.結(jié)合延伸：獲得細(xì)胞分層結(jié)構(gòu)的彈性系數(shù)、

7、厚度等指標(biāo)（途徑包括實(shí)驗(yàn)分離 測(cè)定和查閱研究報(bào)告），帶入前期初步篩選的有限元層合模型，求解力曲線，與實(shí) 驗(yàn)所得的多組壓痕曲線進(jìn)行擬合，觀察擬合度，篩選出最優(yōu)解，繼而基于最優(yōu)模型 探明仿真模型等效楊氏模量與多個(gè)參量的定量關(guān)系，將該關(guān)系式計(jì)算所得的等效楊氏模量與建立在 HertzHertz 模型上的實(shí)驗(yàn)分析所得楊氏模量均值進(jìn)行對(duì)比，以期進(jìn)一步 檢驗(yàn)兩類模型在研究該問題上的適用性。 推出研究肺癌細(xì)胞力學(xué)特性的優(yōu)化有限元 模型。二、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)（嚴(yán)格控制在 200200 字以內(nèi)。請(qǐng)用關(guān)鍵語(yǔ)句或字段列出主要?jiǎng)?chuàng)新之處。阿拉伯?dāng)?shù) 字后面請(qǐng)用“一一即英文輸入模式下的點(diǎn)，不能使用逗號(hào)或頓號(hào)。）備注：項(xiàng)目簡(jiǎn)介和創(chuàng)新

8、點(diǎn)，要注意語(yǔ)言精練，表述準(zhǔn)確。根據(jù)教育部高教司要求，在填寫匯總 表（附件 2 2）時(shí)，兩者合起來原則上不能超過100100 字。請(qǐng)各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在填報(bào)匯總表格報(bào)送學(xué)院時(shí)，注意進(jìn)一步精簡(jiǎn)、提煉。其他請(qǐng)參照附件2 2 有關(guān)要求。三、申請(qǐng)理由（可另附頁(yè)。10001000 字左右，包括項(xiàng)目實(shí)施目的、背景、內(nèi)容、自身 / / 團(tuán)隊(duì)具備的知識(shí)、條件、特長(zhǎng)、興趣、前期準(zhǔn)備，以及參加哪些科技事件創(chuàng)新活動(dòng) 和取得的成績(jī)等。創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目還需對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行可行性分析述，背景分析、成本分析、社會(huì)效益或經(jīng)濟(jì)效益分析等。）項(xiàng)目運(yùn)用原子力顯微鏡中的力曲線原理，四、項(xiàng)目方案（可另附頁(yè)。10001000 字左右，包括目標(biāo)任務(wù)

9、，技術(shù)路線或運(yùn)作模式，行動(dòng)方案，以及人員分工和資源整合等。）理論方面：I.HertzI.Hertz 接觸模型導(dǎo)出細(xì)胞楊氏模量計(jì)算公式對(duì)細(xì)胞楊氏模量的計(jì)算采用HertzHertz 模型的方法,球形針尖的HertzHertz 模型計(jì)算公式為(1)式中，F(xiàn) F 為樣本受力，E E 為被測(cè)樣本的彈性模量，為被測(cè)樣品的泊松化，S為 壓入量，R R 為針尖曲率半徑. .在測(cè)定細(xì)胞楊氏模量時(shí)，-通常賦值為 0.50.5。移項(xiàng)可知 E E 可以看作力 F F 與壓入量S的函數(shù)：134R J2公式可用于有限元模型等效楊氏模量計(jì)算在 AFMAFM 測(cè)量中，F(xiàn) F 即為探針懸臂梁所受力，S為壓痕深度，直接測(cè)得的是壓

10、 電陶瓷的位置 d d 與懸臂梁偏轉(zhuǎn)量 x x 的力曲線，每條力曲線都包括兩條曲線，即逼近 曲線和回退曲線由于回退曲線受到黏附力的影響，通常采用逼近曲線來計(jì)算細(xì)胞 的楊氏模量。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即可得到F-F-S壓痕曲線，原理如下：S= = d-xd-xF=kxF=kx （k k 為懸臂梁的彈性系數(shù)）。楊氏模量的具體計(jì)算流程如下：1 1r壓狠曲蜒一統(tǒng)計(jì)*r甌模暈_高軒甕合高1汾布1爸乍期望一春示+赫氐湊S2 2構(gòu)建細(xì)胞有限元層合模型項(xiàng)目預(yù)期建立多種有限元細(xì)胞仿真模型，現(xiàn)簡(jiǎn)介一種用plapla ne42ne42 單元簡(jiǎn)化的線彈性二維層合模型：4E13R2、.2(2)其物理模型如下圖，考慮細(xì)胞受壓為軸對(duì)稱問

11、題，將其沿軸剖開，近似為二維實(shí)體模型；考慮到細(xì)胞尺寸遠(yuǎn)大于球形探頭，將細(xì)胞處理為半空間無限大平面，對(duì) 接觸區(qū)的網(wǎng)格劃分進(jìn)行加密處理，以期得到更加精確的結(jié)果。型擬合相同 E E 值的力曲線，對(duì)比兩者的吻合程度，為有限元模型的擇優(yōu)提供參考。 后期將考察其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擬合度， 篩選用于本研究的最優(yōu)模型，進(jìn)行該步驟需先 獲取細(xì)胞雙層模型各層近似材料參數(shù)，參數(shù)通過參考已有報(bào)告或?qū)嶒?yàn)分離測(cè)定得 到?；谧顑?yōu)模型探明仿真模型等效楊氏模量與多個(gè)參量的定量關(guān)系，將該關(guān)系式計(jì)算所得的等效楊氏模量與建立在 HertzHertz 模型上的實(shí)驗(yàn)分析所得楊氏模量均值進(jìn)行 對(duì)比，以期進(jìn)一步檢驗(yàn)兩類模型在研究該問題上的適用性

12、，推出研究肺癌細(xì)胞力學(xué)特性的優(yōu)化有限元模型，為從微觀尺度上研究肺癌細(xì)胞奠定理論基礎(chǔ)。3 3等效楊氏模量的統(tǒng)計(jì)分析為了更能客觀現(xiàn)實(shí)地描述細(xì)胞的硬度，需要計(jì)算力曲線上多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的楊氏 模量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在得到其分布的柱狀圖后利用公式（3 3）所示的高斯函數(shù)對(duì)柱 狀圖進(jìn)行擬合，并用高斯擬合得到的數(shù)學(xué)期望卩代表該條壓痕曲線計(jì)算得到的BLBL細(xì)胞的楊氏模量. .4.4.能量耗散（W W）探針在測(cè)量細(xì)胞力曲線的過程中損失的能量， 表征的是細(xì)胞的黏性?？梢员硎?為：式中：T T 為測(cè)量力曲線所用的總時(shí)間。能量耗散百分比的形式（6）表示為二E，定 E E 值繪制力曲線，用 HertzHertz 模五、項(xiàng)目進(jìn)度安排（300-500300-500 字，包括進(jìn)度計(jì)劃安排，實(shí)施階段和步驟等）六、項(xiàng)目完成預(yù)期成果與形式（可另附頁(yè)。500-1000500-1000 字，請(qǐng)簡(jiǎn)述：專著或編著、調(diào) 研或?qū)嶒?yàn)報(bào)告、論文篇數(shù)及論文級(jí)別，或?qū)＠?、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、服務(wù)、公司性質(zhì)及規(guī) 模、社會(huì)融資或風(fēng)險(xiǎn)投資、營(yíng)業(yè)額和利潤(rùn)額等。）七、項(xiàng)目成員及學(xué)校導(dǎo)師承諾在獲得立項(xiàng)后，本人將與項(xiàng)目組成員團(tuán)結(jié)一致，努力做好該項(xiàng)目的研究及實(shí)施 工作，實(shí)現(xiàn)制定的目標(biāo)。如果因主觀原因?qū)е马?xiàng)目執(zhí)行不力，未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，本 人與項(xiàng)目組成員愿意承擔(dān)相應(yīng)損失，并接