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細(xì)胞體外培養(yǎng)是生命科學(xué)研究、藥物研發(fā)、精準(zhǔn)醫(yī)療的核心基礎(chǔ)，傳統(tǒng)培養(yǎng)皿平坦堅(jiān)硬的表面的局限，導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)崩塌、功能失調(diào)，難以還原體內(nèi)生理狀態(tài)，成為制約科研突破的關(guān)鍵瓶頸。仿生納米形貌培養(yǎng)皿，以納米技術(shù)復(fù)刻體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)微環(huán)境，打破傳統(tǒng)培養(yǎng)桎梏，為細(xì)胞培養(yǎng)提供更貼近原生的生長(zhǎng)場(chǎng)景，賦能各領(lǐng)域科研與應(yīng)用創(chuàng)新。依托高精度微納3D打印技術(shù)，仿生納米形貌培養(yǎng)皿精準(zhǔn)模擬體內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)的纖維結(jié)構(gòu)與拓?fù)涮卣?，其納米級(jí)凸起、溝槽或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，直徑與天然基質(zhì)纖維高度契合，通過(guò)無(wú)序或有序排列，為細(xì)胞提...

在生物醫(yī)學(xué)工程、組織工程、仿生材料及前沿生命科學(xué)的研究中，骨骼、牙齒、血管、細(xì)胞乃至生物大分子等生物材料的微觀力學(xué)性能，是理解其生理功能、病變機(jī)制及修復(fù)替代可能性的核心鑰匙。傳統(tǒng)宏觀力學(xué)測(cè)試設(shè)備在面對(duì)微小、柔軟、形狀不規(guī)則且處于特定生理環(huán)境的生物樣本時(shí)，往往力有不逮。微型生物材料力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，正是為應(yīng)對(duì)這一精密挑戰(zhàn)而生的科研工具。它將高分辨率力傳感器、納米級(jí)位移控制與先進(jìn)的微環(huán)境模擬技術(shù)融為一體，使研究者得以在微觀乃至納觀尺度上，對(duì)生命材料施加精準(zhǔn)的力刺激并測(cè)量其響應(yīng)，從而揭...

在生命體內(nèi)，細(xì)胞時(shí)刻承受著重力、剪切力、牽張力等機(jī)械信號(hào)的調(diào)控，這些信號(hào)與化學(xué)信號(hào)共同塑造著細(xì)胞命運(yùn)。細(xì)胞機(jī)械刺激培養(yǎng)系統(tǒng)通過(guò)精準(zhǔn)模擬體內(nèi)力學(xué)微環(huán)境，為腫瘤研究、干細(xì)胞應(yīng)用及組織再生領(lǐng)域提供了革命性工具，推動(dòng)科研成果向臨床轉(zhuǎn)化加速邁進(jìn)。在腫瘤微環(huán)境研究中，該系統(tǒng)成為破解轉(zhuǎn)移難題的關(guān)鍵。腫瘤組織的高剛度特性與機(jī)械擠壓是轉(zhuǎn)移的重要驅(qū)動(dòng)力，系統(tǒng)通過(guò)水凝膠模型模擬不同硬度微環(huán)境，揭示了機(jī)械力誘導(dǎo)的腫瘤進(jìn)展機(jī)制。中科院研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械擠壓力可激活NF-κB信號(hào)通路，上調(diào)ALDH1B1表達(dá)...

SciAdv最新綜述：解鎖細(xì)胞機(jī)械生物學(xué)的治療潛力1.引言領(lǐng)域介紹：機(jī)械生物學(xué)是一門(mén)研究機(jī)械力如何影響細(xì)胞行為、組織結(jié)構(gòu)和疾病進(jìn)展的交叉學(xué)科。核心概念：細(xì)胞能感知并轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)械信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為生化反應(yīng)，影響遷移、分化、免疫應(yīng)答和組織重塑等過(guò)程。提出“機(jī)械醫(yī)學(xué)”：將機(jī)械生物學(xué)原理轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐的新范式，將機(jī)械力視為健康的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子和疾病的治療靶點(diǎn)。本文目標(biāo)：全面概述細(xì)胞機(jī)械生物學(xué)的基本原理、在疾病發(fā)病機(jī)制中的作用，以及將其轉(zhuǎn)化為治療策略的努力。2.塑造細(xì)胞和組織行為的機(jī)械線(xiàn)索詳細(xì)...

水凝膠作為一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟濕性材料，在生物醫(yī)學(xué)（如組織工程支架、藥物載體）、柔性電子和軟體機(jī)器人等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。其力學(xué)性能（如高含水量下的柔韌性、韌性、自愈合性）是決定其功能與應(yīng)用的關(guān)鍵。水凝膠力學(xué)試驗(yàn)機(jī)是專(zhuān)門(mén)用于精準(zhǔn)表征水凝膠及其它軟材料力學(xué)行為的專(zhuān)用設(shè)備，為材料研發(fā)與應(yīng)用驗(yàn)證提供核心數(shù)據(jù)支撐。1、超低量程高精度傳感器，適配軟材料特性：?水凝膠的模量通常處于kPa至MPa量級(jí)，比傳統(tǒng)金屬或塑料低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。專(zhuān)用試驗(yàn)機(jī)配備超低量程（如0.1N至數(shù)百牛頓）的高...

一、研究背景與意義細(xì)胞力學(xué)感知（Mechanosensation）是細(xì)胞將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為生化信號(hào)的過(guò)程，調(diào)控組織發(fā)育、再生、病變等生理病理過(guò)程。目標(biāo)：為生物材料設(shè)計(jì)提供力學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)再生醫(yī)學(xué)。二、細(xì)胞力感知機(jī)制1.結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)膜受體：整合素（Integrin）、鈣黏蛋白（Cadherin）等。力傳導(dǎo)鏈：細(xì)胞-基質(zhì)：ECM→整合素→適配蛋白（如Talin/Vinculin）→肌動(dòng)蛋白（F-actin）。細(xì)胞-細(xì)胞：Cadherin→α/β-連環(huán)蛋白→F-actin。機(jī)械敏感離子...

背景與意義皮膚是人體最大的器官，負(fù)責(zé)屏障、免疫、感知等功能。一旦受損，修復(fù)過(guò)程牽涉多種細(xì)胞在時(shí)間和空間上的精密協(xié)調(diào)。然而，臨床常見(jiàn)的慢性傷口（如糖尿病足潰瘍）及瘢痕（增生性瘢痕、瘢痕疙瘩）至今缺乏高效療法，導(dǎo)致巨大醫(yī)療負(fù)擔(dān)。傷口愈合的五個(gè)階段1.止血期創(chuàng)傷后血管立即收縮，血小板黏附并釋放PDGF、TGF-β等因子，纖維蛋白網(wǎng)形成臨時(shí)支架。圖1：細(xì)胞在傷口愈合止血階段的反應(yīng)2.炎癥期中性粒細(xì)胞首先清除病原體；隨后巨噬細(xì)胞由促炎M1型向修復(fù)M2型轉(zhuǎn)化，決定后續(xù)是再生還是纖維化。圖...

研究背景與目的開(kāi)發(fā)一種微型化的電-機(jī)械裝置，用于實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地測(cè)量皮下軟組織（1–8mm）的楊氏模量，以輔助診斷皮膚?。ㄈ玢y屑?。┘捌渌膊?。技術(shù)原理核心組件：振動(dòng)致動(dòng)器：鎳鍍釹磁鐵（直徑8mm）+銅線(xiàn)圈（50Hz交流驅(qū)動(dòng)），產(chǎn)生洛倫茲力驅(qū)動(dòng)振動(dòng)。應(yīng)變傳感器：蛇形金質(zhì)電阻應(yīng)變片（嵌入聚酰亞胺-PDMS柔性基板），通過(guò)電阻變化檢測(cè)組織變形。測(cè)量機(jī)制：磁鐵振動(dòng)引發(fā)組織應(yīng)變，應(yīng)變片電阻變化經(jīng)鎖相放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)（VS），與組織彈性模量（E）成反比。圖1用于傳感軟組織彈性模量的毫米...