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血管力学生物学2023年度研究进展: 2024年; 心血管系统是一个以心脏为中心、血管为网络的力学系统,力学因素在调控心血管系统生理状态或病理进程中起到直接且关键的作用。冠心病、高血压和脑卒中等多种心血管疾病都有着相似的病理学基础,即由于血管功能失衡及损伤修复异常引起的血管重建。因此,研究力学因素如何产生生物学效应而导致血管重建,阐明心血管力学信号转导通路和力学调控途径,对于深入了解心血管活动和疾病发生的本质及其防治有重要意义。本文以力学刺激(环境)因素和关键力学响应分子为线索,总结2023年度血管力学生物学的最新研究进展。研究结果为进一步探讨力学因素在心血管疾病发病机制中的作用,寻找心血管疾病诊断的标志物和潜在靶标等提供了新思路。; 邹敏文韩悦; 关键词：心血管疾病力学生物学剪切应力周期性张应变细胞外基质

线粒体的力学生物学研究进展: 2024年; 线粒体是高度动态的细胞器,不仅为细胞提供能量和物质基础,同时参与调控细胞的增殖、迁移、分化和凋亡等。细胞命运受来自微环境的力学信号调节。近年来的研究表明,力学因素对细胞的能量代谢具有调控作用。线粒体作为一个力学感受器和枢纽,连接力学和代谢来调控细胞的命运。深入理解力学微环境和线粒体代谢的关系,为促进组织再生和疾病治疗提供有力的指导。本文主要介绍线粒体力学生物学研究进展,并探讨其在组织再生和疾病治疗中的潜在应用。; 纳静郑丽沙樊瑜波; 关键词：线粒体癌症

力学生物学研究热点与新兴趋势: 2024年; 力学生物学主要探讨细胞如何感知不同的机械力学刺激、细胞内力学传导过程以及力学信号如何决定细胞的行为及命运等一系列重要的生理病理过程。从胚胎发生的最初阶段,到发育生物学和再生医学,乃至整个生命过程,力学生物学中力学信号级联反应和细胞力学响应在生物医学研究中具有重要意义。近年来,力学生物学领域的研究蓬勃发展,全球多个科学联合体从不同角度解析力学生物学过程,以期深入了解力学因素影响细胞命运决定的调控机制。本文对力学生物学领域近期研究热点(包括动脉血管、干细胞和离子通道等)进行了概括和评述,对潜在的新兴趋势(如核变形、纤维细胞外基质、肿瘤力学生物学、细胞力转导和压电型机械敏感离子通道等)进行了展望和探讨,同时对该领域中机制研究的局限性和大数据分析挖掘的重要性提出了新的见解,为把握力学生物学领域热点和探索新的研究方向提供客观支撑和系统框架。; 赵川榕王湘秀王贵学; 关键词：力学生物学动脉离子通道

空间失重环境力学生物学2023年度研究进展: 2024年; 航空航天活动过程中特殊力学环境导致的生理变化一直是力学生物学研究的重要组成部分。本文综述了2023年度空间失重环境力学生物学研究进展,主要聚焦失重的生物学效应,包括在细胞、模式动物和人体水平在空间真实环境和地面模拟失重条件下得到的研究结果,以期助力航空航天力学生物学的发展研究,并为航天员或地面相关人群的健康防护或对抗措施研究提供帮助。; 窦向雅张译文刘帅廷续惠云; 关键词：失重航空航天生物力学力学生物学

血管生物力学与力学生物学研究进展被引量：1: 2024年; 血管生物力学主要探讨血管细胞如何感知力学刺激、力学如何影响疾病发生发展以及开发多种数理模型来分析力学因素对疾病的作用。近年来,血管生物力学领域的研究蓬勃发展,各科研团队从不同方向解析血管的力学生物学过程,以期深入了解血管生物力学因素影响各种血管疾病进程的调控机制,为心脑血管疾病的防治提供基于力学生物学的理论基础。本文基于国内外专家团队并结合本团队研究工作,对血管力学生物学领域近期的研究热点和新兴趋势进行总结探讨,为把握血管力学生物学领域热点和探索新的研究方向提供系统框架。; 张红萍赵川榕王贵学; 关键词：力学生物学计算流体动力学血管支架动脉瘤

一种基于力学生物学的抗菌药物筛选方法: 本发明涉及一种基于力学生物学的抗菌药物筛选方法，其包括：确定宿主细胞和病原菌之间产生相互作用时的相互作用力阈值；孵育包含所述宿主细胞、病原菌和待测药物的体系，然后对宿主细胞与病原菌之间的相互作用力进行检测，得到相互作用力...; 黄建永冯宇婷

基于三周期极小曲面的多孔骨支架设计制造及其力学生物学性能评价: 骨缺损是骨外科常见的疾病,多由外伤、感染、恶性肿瘤引发。尽管人体骨有一定的自愈合能力,但当缺损的尺寸较大时,则需通过植入骨支架予以治疗。人体骨呈多尺度、非均匀及各向异性的结构特点,为获得与人体骨相近的功能,常将骨支架设计...; 刘志强; 关键词：后处理工艺传质特性

流体剪切力调控血脑屏障的力学生物学机制研究: 2024年; 目的血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)主要由脑微血管内皮细胞组成。本研究以大鼠脑微血管内皮细胞(rat brain microvascular endothelial cells,rBMECs)为模式细胞,探索正常生理、缺血低灌注和术后高灌注条件下的流体剪切力(flow shear force,FSF)对BBB结构功能的保护、损伤和破坏的力学生物学机制。方法以1×10^(5)细胞/cm^(2)的密度接种rBMECs培养48 h,对rBMECs分别施加0.5、2和20 dyn/cm2的FSF,模拟脑血管狭窄的低灌注、正常生理和搭桥术后高剪切力作用下BBB结构的受力情况;同时设置静态培养组rBMECs作为对照(不施加力)。光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及激光共聚焦显微镜(LSCM)观察细胞形态和骨架的变化。透射电子显微镜(TEM)观察细胞紧密连接,免疫荧光染色检测紧密连接相关蛋白(claudin-5、occludin、ZO-1)、黏着连接相关蛋白(VE-cadherin、PECAM-1)分布的变化。Western blot检测不同强度FSF下紧密连接相关蛋白(claudin-5、ZO-1、JAM4),黏着连接相关蛋白(VE-cadherin)和Rho GTPases信号关键蛋白(Rac1、Cdc42、RhoA)的表达。结果镜下观察发现:静态培养和低剪切作用(0.5 dyn/cm2)下细胞骨架排列紊乱,取向无规律;正常生理剪切作用(2 dyn/cm^(2))下,细胞骨架顺应FSF方向重排,胞间观察到有效的紧密连接结构;高剪切作用(20 dyn/cm^(2))下,细胞间间隙增大,未观察到有效的紧密连接结构。免疫荧光染色发现低剪切作用时,细胞间距减小,但胞间连接处紧密连接相关蛋白和黏着连接相关蛋白分布较少;正常生理条件下细胞连接紧密,大部分紧密连接相关蛋白的分布集中在胞间连接处;高剪切作用时,胞间距离显著增大,连接紧密和黏着连接的结构被破坏。Western blot结果发现:低剪切作用下,claudin-5、ZO-1和VE-cadherin与对照组相比均上调(P<0.05);正常生理剪切作用下,claudin-5、ZO-1、JAM4以及VE-cadherin与对照组相比均呈现高表达(P<0.05);; 杜聆语许博闻程琳岳红燕张怀奕沈阳; 关键词：血脑屏障流体剪切力大鼠脑微血管内皮细胞紧密连接相关蛋白

低载荷高频率机械振动改善肥胖所致骨质疏松的力学生物学机制研究: 背景:近年来,我国居民普遍存在不健康的生活方式,膳食脂肪供能比逐渐上升,已有超过1/2的成年人超重或肥胖,超重和肥胖率分别为34.3%和16.4%。高脂饮食(High-fat diet,HFD)是导致肥胖的主要因素。以往...; 王新宇

整合素和N-钙黏素协同调控间充质干细胞极性的力学生物学机制研究: 2024年; 目的研究整合素和N-钙黏着糖蛋白(N-钙黏素)介导的力学黏附对间充质干细胞极性的协同调控作用,并探索其力学生物学机制。方法构建双层聚乙二醇(polyethylene glyeol, PEG)水凝胶,分别修饰RGD和HAVDI多肽,实现与整合素和N-钙黏素的力学黏附,模拟整合素介导的细胞-细胞外基质间以及N-钙黏素介导的细胞-细胞间力学相互作用。通过免疫荧光染色表征整合素力学黏附、N-钙黏素力学黏附以及不同细胞内力作用下,有无接触HAVDI多肽的单细胞的极性蛋白磷酸肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)和磷酸化肌动蛋白轻链(phosphorylated myosin light chain, pMLC),并用Image J分析其表达强度和极性分布情况。结果整合素力学黏附诱导接触组中PI3K和pMLC蛋白的极性强度高于非接触组,并使得接触组中PI3K蛋白与β-连环蛋白的极性夹角集中在135°~180°之间,pMLC与β-连环蛋白的极性夹角集中在0°~45°之间。抑制整合素的功能会抑制接触组中PI3K的极性分布,但不会改变pMLC蛋白的极性分布。N-钙黏素力学黏附对PI3K和pMLC蛋白的极性分布的影响与整合素类似,但抑制N-钙黏素的力学黏附作用,会同时抑制接触组中PI3K和pMLC蛋白的极性强度和极性夹角分布,并且会削弱整合素β1的极性强度,降低整合素β1与β-连环蛋白的极性夹角富集在135°~180°之间的细胞百分比。同时发现降低细胞内力会削弱PI3K和pMLC蛋白的极性强度及其极性分布,增强细胞内力会增强PI3K和pMLC蛋白的极性强度及其极性分布。结论整合素和N-钙黏素协同调控细胞蛋白的极性分布,N-钙黏素可以通过局部抑制整合素的方式在干细胞极性调控中发挥重要作用。; 张欢李卓雅林敏; 关键词：整合素类细胞极性

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