摘要:細(xì)胞力學(xué)研究在近年來迅速發(fā)展,揭示了細(xì)胞如何通過感知和響應(yīng)外界力學(xué)環(huán)境來調(diào)節(jié)其功能和行為。2023年,細(xì)胞力學(xué)領(lǐng)域在理解細(xì)胞自身的力學(xué)特性、對(duì)固體和流體環(huán)境的力學(xué)感知、在動(dòng)態(tài)力學(xué)條件下的適應(yīng)性方面取得了顯著突破。同時(shí),先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和力學(xué)模型為研究提供了新的工具。這些成果加深了對(duì)生理和病理過程的認(rèn)識(shí),并為疾病的診斷、預(yù)防和干預(yù)手段提供新的思路。本文綜述了2023年度華人學(xué)者在細(xì)胞力學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展,探討其在不同生物過程中所展現(xiàn)的力學(xué)機(jī)制。關(guān)鍵詞:力學(xué)生物學(xué);細(xì)胞力學(xué)性能...

水凝膠剛度測(cè)量方法的交叉評(píng)估---5種機(jī)械測(cè)試方法：拉伸、壓縮、剪切流變學(xué)、宏觀壓痕和納米壓痕剛度是水凝膠的一個(gè)關(guān)鍵特性，它會(huì)影響細(xì)胞粘附、運(yùn)動(dòng)和分化、生物醫(yī)學(xué)植入物的完整性以及傷口覆蓋物的柔韌性。水凝膠的剛度受其合成條件的控制，無論是通過改變聚合物或所使用的交聯(lián)方案、增加聚合物的濃度還是增加交聯(lián)的程度。然而，目前尚未提出控制水凝膠剛度的通用設(shè)計(jì)方案，并且由于測(cè)量方法不一致，不同研究之間的比較受到限制。在這里，我們使用結(jié)構(gòu)模型對(duì)18種聚乙烯醇水凝膠配方的剛度進(jìn)行先驗(yàn)預(yù)測(cè)，并比...

細(xì)胞單軸應(yīng)力加載系統(tǒng)是一種專門用于研究細(xì)胞在受到單軸方向上拉伸或壓縮應(yīng)力時(shí)行為的工具。它在生物醫(yī)學(xué)工程、細(xì)胞生物學(xué)和組織工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。以下是系統(tǒng)的一些主要應(yīng)用：1、細(xì)胞力學(xué)行為研究應(yīng)力響應(yīng)：研究細(xì)胞在不同大小和持續(xù)時(shí)間的單軸應(yīng)力作用下的生長(zhǎng)、分化、遷移和凋亡等行為。信號(hào)傳導(dǎo)：探究細(xì)胞如何感知和響應(yīng)力學(xué)刺激，包括離子通道、受體和細(xì)胞骨架的變化。2、疾病模型與藥物篩選疾病模擬：通過模擬疾病狀態(tài)下細(xì)胞所受的異常力學(xué)環(huán)境，構(gòu)建心血管疾病、骨質(zhì)疏松癥等疾病的細(xì)胞模型。藥物評(píng)...

細(xì)胞拉伸儀廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等領(lǐng)域。它對(duì)于研究細(xì)胞的形態(tài)、功能、生物力學(xué)響應(yīng)等具有重要意義，有助于深入了解細(xì)胞的生理和病理過程，以及細(xì)胞與周圍環(huán)境之間的相互作用。細(xì)胞拉伸儀通過精確控制施加在細(xì)胞上的機(jī)械力，包括力的幅度、頻率和持續(xù)時(shí)間，從而控制細(xì)胞的生物力學(xué)響應(yīng)。以下是具體的控制方式和過程:一、力的幅度控制細(xì)胞拉伸儀能夠設(shè)定并調(diào)節(jié)施加在細(xì)胞上的拉伸或壓縮力的大小。這種調(diào)節(jié)通常通過調(diào)整機(jī)械裝置的位移量或壓力值來實(shí)現(xiàn)，確保細(xì)胞受到的力在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。力的幅度...

細(xì)胞拉伸培養(yǎng)系統(tǒng)是一種專門用于模擬生物體內(nèi)細(xì)胞受到機(jī)械拉伸刺激的體外培養(yǎng)設(shè)備。該系統(tǒng)通過施加特定的拉伸力，模擬細(xì)胞在生物體內(nèi)所經(jīng)歷的機(jī)械環(huán)境，進(jìn)而研究細(xì)胞在這種環(huán)境下的生物學(xué)行為、生理反應(yīng)和分子機(jī)制。技術(shù)原理：細(xì)胞拉伸培養(yǎng)系統(tǒng)通常采用彈性基底材料，如硅膠、橡膠或聚合物等，通過施加外部力量使基底材料產(chǎn)生形變，進(jìn)而對(duì)附著在上面的細(xì)胞施加拉伸力。系統(tǒng)可以通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)拉伸力的精確調(diào)節(jié)，同時(shí)結(jié)合細(xì)胞培養(yǎng)、生物成像和數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，全面研究細(xì)胞在機(jī)械刺激下的生物學(xué)行為。主要特點(diǎn)...

在材料科學(xué)的廣闊領(lǐng)域中，水凝膠以其物理和生物特性，成為了研究熱點(diǎn)之一。水凝膠力學(xué)試驗(yàn)機(jī)作為專門用于測(cè)試水凝膠材料力學(xué)性能的設(shè)備，其技術(shù)特性和應(yīng)用效果直接影響到水凝膠研究的準(zhǔn)確性和可靠性。下面將深入探討力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及其對(duì)現(xiàn)代科研的貢獻(xiàn)。力學(xué)試驗(yàn)機(jī)通過精確控制施力方式和力度，對(duì)水凝膠樣品進(jìn)行壓縮、拉伸、剪切等多模式的力學(xué)測(cè)試。這種設(shè)備通常由加載系統(tǒng)、樣品夾具、傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水凝膠材料的全面性能評(píng)估。技術(shù)特性上，水凝膠力學(xué)試驗(yàn)機(jī)具備高精度、...

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，對(duì)材料微納尺度力學(xué)性能的研究變得日益重要。納米壓痕儀作為一種高精度的測(cè)試儀器，被廣泛應(yīng)用于測(cè)量微小材料的機(jī)械屬性，如硬度、彈性模量和斷裂韌性等。這種設(shè)備能夠在納米尺度上施加精確的力量，監(jiān)測(cè)材料的變形響應(yīng)，從而提供關(guān)于其微觀結(jié)構(gòu)和性能的重要信息。納米壓痕儀主要由一個(gè)精確控制的加載系統(tǒng)和一個(gè)能夠檢測(cè)微小位移的傳感系統(tǒng)組成。在測(cè)試過程中，儀器通過壓頭對(duì)樣品表面施加一個(gè)已知的力。隨著壓頭逐漸深入樣品，傳感器連續(xù)記錄力與壓入深度的數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得...

在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域，對(duì)材料力學(xué)性能的研究至關(guān)重要。它不僅關(guān)系到材料的應(yīng)用范圍，還直接影響到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、安全性和耐用性。傳統(tǒng)的單軸力學(xué)測(cè)試已經(jīng)不能滿足對(duì)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下材料行為的全面理解。而原位雙軸力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的研發(fā)，為精確探測(cè)材料在雙向應(yīng)力作用下的性能提供了新的可能。這是一種能夠同時(shí)在兩個(gè)方向上對(duì)材料施加力的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。與單軸試驗(yàn)機(jī)相比，它可以更好地模擬材料在實(shí)際使用中可能遇到的復(fù)雜應(yīng)力條件，如平面應(yīng)力狀態(tài)或雙軸拉伸狀態(tài)。這種測(cè)試對(duì)于研究各向異性材料（如薄膜、纖維和復(fù)合材料）的力...