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創(chuàng)新醫(yī)療器械系列科普——人工角膜2024/11/21: 創(chuàng)新醫(yī)療器械擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且具有顯著臨床應(yīng)用價(jià)值。為進(jìn)一步展現(xiàn)我國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)的創(chuàng)新活力，中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)近期推出第二季創(chuàng)新醫(yī)療器械系列科普，為大眾介紹創(chuàng)新醫(yī)療器械產(chǎn)品及其核心技術(shù)和臨床應(yīng)用。歡迎關(guān)注。角膜是眼球壁外層前部的透明部分，占外層面積的六分之一，主要由無(wú)血管的結(jié)締組織構(gòu)成。角膜從前到后可分為上皮層、前彈力層、基質(zhì)層、后彈力層和內(nèi)皮層5層結(jié)構(gòu)。角膜病使透明的角膜出現(xiàn)灰白色的混濁，可使視力模糊、減退，甚至失明。角膜病是我國(guó)第二位致盲眼病，目前我國(guó)因角膜病致殘致盲者在300-400萬(wàn)左

揭秘角膜動(dòng)態(tài)：空氣噴射OCT技術(shù)在角膜圓錐癥診斷中的應(yīng)用2024/11/20: 亮點(diǎn)?高速光學(xué)生物測(cè)量能夠評(píng)估眼睛對(duì)吹氣刺激的反應(yīng)。?患有圓錐角膜的眼睛表現(xiàn)出更高和更長(zhǎng)的角膜移位。?圓錐角膜和正常眼之間提取的參數(shù)沒有顯著差異。本研究的目的是使用基于吹氣OCT的光學(xué)生物測(cè)量技術(shù)來(lái)表征正常受試者(NL)、圓錐角膜患者(FFKC)和臨床圓錐角膜(KC)患者的角膜動(dòng)態(tài)反應(yīng)。這項(xiàng)橫斷面研究包括50只正常眼(NL)、15只扁平形眼(FFKC)和31只患有早期和中度圓錐角膜(KC)的眼睛。使用MS-39（CSO，意大利）進(jìn)行角膜曲率測(cè)量和厚度測(cè)量。使用光學(xué)生物計(jì)與吹氣系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)角膜頂

Nature | 揭示細(xì)胞力量的超分辨率：2D TIRF-SIM-TFM技術(shù)突破生物力學(xué)研究2024/11/19: 量化細(xì)胞產(chǎn)生的微小的、快速變化的力是理解健康和疾病中的生物力學(xué)和機(jī)械生物學(xué)的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。牽引力顯微鏡仍然是應(yīng)用廣泛的力探測(cè)技術(shù)之一，但通常僅限于數(shù)秒內(nèi)的緩慢事件和微米級(jí)位移。在這里，通過結(jié)合快速二維全內(nèi)反射熒光超分辨率結(jié)構(gòu)照明顯微鏡和牽引力顯微鏡，與相關(guān)的傳統(tǒng)方式相比，平面細(xì)胞力探測(cè)的分辨率在空間上提高了2倍，在時(shí)間上提高了10倍。這種活細(xì)胞2DTIRF-SIM-TFM方法提供了與納秒和亞秒尺度上的力相關(guān)的時(shí)空分辨率增強(qiáng)的組合，開辟了機(jī)械生物學(xué)的新分析領(lǐng)域。這篇文章是關(guān)于一種名為二維全內(nèi)反射熒

水凝膠特性及應(yīng)用2024/11/18: 水凝膠是一種具有高含水量和生物相容性的仿生及生物功能材料，其化學(xué)、結(jié)構(gòu)和功能特性使其在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。以下是對(duì)水凝膠特性和應(yīng)用的一些總結(jié)：水凝膠的定義與制備：水凝膠是由親水性聚合物鏈通過化學(xué)或物理交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠充分吸水而不溶于水，保持其原有的三維結(jié)構(gòu)。水凝膠的制備可以通過交聯(lián)親水型聚合物或聚合含交聯(lián)劑的水溶性單體來(lái)實(shí)現(xiàn)。水凝膠的特性：生物相容性：水凝膠具有良好的生物相容性，可以作為組織工程支架，減少對(duì)周圍組織的摩擦和機(jī)械作用。生物降解性：水凝膠具有生物降解性，可以在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

細(xì)胞力學(xué)2023 年度研究進(jìn)展2024/11/18: 摘要:細(xì)胞力學(xué)研究在近年來(lái)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(lái)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;力信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo);力學(xué)模

水凝膠剛度測(cè)量方法的交叉評(píng)價(jià)2024/11/18: 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(wú)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)，并比較了五種獨(dú)立的剛度測(cè)

細(xì)胞拉伸儀如何控制細(xì)胞的生物力學(xué)響應(yīng)？2024/08/30: 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(lái)實(shí)現(xiàn)，確保細(xì)胞受到的力在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)。力的幅度控制對(duì)于模擬不同生理

細(xì)胞拉伸培養(yǎng)系統(tǒng)的技術(shù)原理和特點(diǎn)介紹2024/06/29: 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)：高精度控制：系統(tǒng)能

微觀力學(xué)性能的精準(zhǔn)探針：納米壓痕儀的應(yīng)用與突破2024/03/14: 在材料科學(xué)、物理學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)工程等諸多研究領(lǐng)域，對(duì)材料微觀力學(xué)性能的深入了解對(duì)于新材料的開發(fā)和現(xiàn)有材料的改進(jìn)至關(guān)重要。納米壓痕儀作為一種高精度的測(cè)試儀器，在這些領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色。它能夠以納米級(jí)的精度測(cè)量材料的硬度、彈性模量等力學(xué)性質(zhì)，為科研人員提供了一種強(qiáng)有力的工具，以便更好地理解和利用物質(zhì)的微觀世界。壓痕儀的工作原理是通過精確控制一個(gè)負(fù)載到樣品表面，并監(jiān)測(cè)負(fù)載與壓入深度之間的關(guān)系。通過連續(xù)記錄這一關(guān)系，可以獲得材料在微小尺度下的力學(xué)響應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)不僅適用于金屬材料，還能用于聚合物、

組織工程中使用電刺激調(diào)節(jié)細(xì)胞行為 - 下2024/02/06: 通過參與組織形成、組織再生和傷口愈合，定向細(xì)胞遷移和排列對(duì)再生醫(yī)學(xué)非常有益。調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和排列的能力將是再生醫(yī)學(xué)的寶貴資產(chǎn)。細(xì)胞排列和遷移的機(jī)制被認(rèn)為是造成這些影響的原因，包括電壓門控離子通道、g蛋白偶聯(lián)受體、整合素、細(xì)胞極化和內(nèi)源性電場(chǎng)。ES作為物理方法因其可以激活陰極或陽(yáng)極附近細(xì)胞的特定信號(hào)通路，誘導(dǎo)細(xì)胞遷移和排列而備受關(guān)注。電刺激對(duì)細(xì)胞排列的影響許多方法都能夠通過外部因素誘導(dǎo)細(xì)胞遷移和排列，例如添加生物活性因子，提供單獨(dú)的表面模式，研究表明物理方法比所有其他技術(shù)更能引導(dǎo)細(xì)胞遷移和排列。ES

組織工程中使用電刺激調(diào)節(jié)細(xì)胞行為 - 上2024/02/06: 再生醫(yī)學(xué)和組織工程結(jié)合醫(yī)學(xué)、細(xì)胞和分子生物學(xué)、材料科學(xué)和生物工程等方面，以再生、修復(fù)或替代組織或器官為目。三個(gè)關(guān)鍵因素包括種子細(xì)胞、支架和刺激因子。組織工程支架可以將特定的細(xì)胞運(yùn)送到受損部位，并作為提供刺激的介質(zhì)，類似于天然組織的組成。支架模擬自然組織的力學(xué)特性和所需的生物學(xué)特性，以確保體內(nèi)支持，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最佳擴(kuò)散，并促進(jìn)細(xì)胞通訊。種子細(xì)胞包括非干細(xì)胞和干細(xì)胞。非干細(xì)胞包括：雪旺細(xì)胞(SCs)、成骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)；干細(xì)胞可分為兩種類型：(1)成體干細(xì)胞：脂肪源性干細(xì)胞和肌肉

納米壓痕儀為現(xiàn)有材料的性能優(yōu)化提供了重要信息2024/02/02: 在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域，對(duì)材料微小尺度下的力學(xué)性能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估是至關(guān)重要的。納米壓痕儀作為一種精密的測(cè)試設(shè)備，能夠以納米級(jí)的分辨率測(cè)量材料的硬度、彈性模量等力學(xué)性質(zhì)。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于研發(fā)新材料，還為現(xiàn)有材料的性能優(yōu)化提供了重要信息。壓痕儀的工作原理基于精密的壓入技術(shù)。它使用一個(gè)極細(xì)的探針，通常是金剛石制成，對(duì)準(zhǔn)樣品表面進(jìn)行壓入。通過連續(xù)記錄探針對(duì)樣品的壓入深度和施加的力，壓痕儀能夠計(jì)算出材料的硬度和彈性模量。這一過程通常涉及到復(fù)雜的力學(xué)模型，如奧利弗和帕姆方程，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。性能

Pavone對(duì)類器官樣品進(jìn)行機(jī)械性能篩選2024/02/01: 類器官是具有與活體器官相似生理結(jié)構(gòu)和功能的三維組織培養(yǎng)物。與傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)相比，類器官在體外提供了更準(zhǔn)確的環(huán)境表征。類器官提供了一個(gè)研究3D力學(xué)方面的框架，將機(jī)械生物學(xué)整合到類器官技術(shù)中可以創(chuàng)建更多與生理相關(guān)的體外模型。這些機(jī)械特性揭示了機(jī)械力如何決定類器官的表型、形態(tài)和功能。然而，評(píng)估類器官的機(jī)械特性可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，通常涉及損害其固有機(jī)械特性的固定方法。Optics11Pavone簡(jiǎn)化了類器官評(píng)估的解決方案：通過易用的工作流程，不需要專業(yè)操作人員或廣泛培訓(xùn)，最大限度地減少設(shè)備要求，處理

水凝膠材料的力學(xué)特性與其對(duì)細(xì)胞的調(diào)控作用機(jī)制2024/01/15: 水凝膠是生物醫(yī)用領(lǐng)域的重要生物材料，也是研究熱點(diǎn)。但人體內(nèi)細(xì)胞與組織的微環(huán)境和調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，水凝膠的應(yīng)用仍存在一些待解決的疑問。隨著生物力學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究者發(fā)現(xiàn)除水凝膠的材料及生物學(xué)特性以外，生物力學(xué)特性也是調(diào)控細(xì)胞功能、影響組織再生修復(fù)的關(guān)鍵因素之一。水凝膠是一種以水為分散介質(zhì)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物材料，因其良好的生物相容性、藥物負(fù)載和緩釋特性、多孔結(jié)構(gòu)、滲透性和親水性，尤其是其高度類似于人體組織的吸水及保濕能力，一直是組織工程與再生醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)。細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)是細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境

流體剪切力對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的影響2023/12/28: 內(nèi)皮細(xì)胞(EC)排列在血管腔表面，在健康和疾病中調(diào)節(jié)血管功能方面發(fā)揮著顯著作用。研究表明，EC控制血管張力、通透性、炎癥，甚至血管的生長(zhǎng)和消退。由于EC對(duì)血管系統(tǒng)內(nèi)血流和血壓產(chǎn)生的剪切應(yīng)力和周向應(yīng)變均具有機(jī)械敏感性，因此對(duì)血管穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。具體來(lái)說，EC在糖尿病和動(dòng)脈粥樣硬化等病理?xiàng)l件下會(huì)出現(xiàn)功能障礙。內(nèi)皮功能障礙通常是血管形態(tài)改變的結(jié)果，并且是許多病理和疾病狀態(tài)的標(biāo)志，例如動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、高血壓和炎癥。內(nèi)皮細(xì)胞持續(xù)暴露于剪切應(yīng)力，這是由血管腔表面上的血流產(chǎn)生的。剪切應(yīng)力可以通過激活機(jī)械傳

細(xì)胞拉伸儀培養(yǎng)皿的密閉技術(shù)及其重要性2023/12/12: 在生物醫(yī)學(xué)研究中，細(xì)胞拉伸儀是一種常用的工具，用于研究細(xì)胞在不同應(yīng)力下的生理反應(yīng)。這種儀器的主要組成部分是一個(gè)可以對(duì)細(xì)胞施加特定應(yīng)力的培養(yǎng)皿。為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性，培養(yǎng)皿的密閉性是至關(guān)重要的。下面將詳細(xì)介紹拉伸儀培養(yǎng)皿的密閉技術(shù)及其重要性。首先，我們需要了解為什么需要密閉培養(yǎng)皿。在細(xì)胞拉伸實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞需要在一定的應(yīng)力下生長(zhǎng)和分裂。如果培養(yǎng)皿不是全密閉的，那么細(xì)胞可能會(huì)受到外界環(huán)境的影響，如溫度、濕度、氣體濃度等，這些因素都可能改變細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)和生理反應(yīng)。此外，如果培養(yǎng)皿不是密閉的，那么

細(xì)胞培養(yǎng)板使用過程中容易被忽視的“邊緣效應(yīng)”2023/12/08: 邊緣效應(yīng)(EdgeEffect)是指在利用96孔（或更多）培養(yǎng)板進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，處在周邊及四個(gè)角孔中的細(xì)胞通常會(huì)表現(xiàn)出異常的現(xiàn)象。產(chǎn)生邊緣效應(yīng)的原因1.溫度：聚苯乙烯本身為不良熱導(dǎo)體，將板從室溫（25℃左右）置于37℃的溫箱，隨著孔板升溫，在外周孔與中心孔之間可能存在熱力學(xué)梯度。2.蒸發(fā)：在培養(yǎng)箱經(jīng)常開關(guān)的情況下，由于位置效應(yīng)，邊緣孔的濕度較中間孔更低，水分揮發(fā)的現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。容易造成四周培養(yǎng)基的體積會(huì)明顯少于中間孔，而四個(gè)角落則更甚。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間周期的研究來(lái)說，這是一個(gè)不容忽視的問題——隨著培

使用Chiaro納米壓痕儀表征麻醉劑對(duì)神經(jīng)元的作用機(jī)制2023/12/05: 牛津大學(xué)工程科學(xué)系(DepartmentofEngineeringScience,UniversityofOxford)的AntoineJerusalem團(tuán)隊(duì)，在CommunicationsPhysics上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，使用鈣成像和納米壓痕的定制實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)量化暴露于臨床濃度1%異氟醚氣體的背根神經(jīng)節(jié)衍生神經(jīng)元的放電活動(dòng)和機(jī)械特性，來(lái)探究全身麻醉劑影響細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)和潛在力學(xué)的改變。他們發(fā)現(xiàn)異氟烷在不同的暴露階段同時(shí)動(dòng)態(tài)地改變細(xì)胞粘彈性和功能活性。神經(jīng)元的3種處理方式流動(dòng)1%異氟烷氣體——為了量

細(xì)胞電刺激體外培養(yǎng)研究方法2023/11/28: 細(xì)胞之間的通訊是通過各種形式的固定且可溶的介質(zhì)（如氣體、離子、肽和蛋白質(zhì)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在抗體-抗原識(shí)別中，表位和互補(bǔ)位之間的穩(wěn)定匹配只有在它們擴(kuò)散通過帶電的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)并與溶劑分子成功競(jìng)爭(zhēng)后以足夠接近的距離相遇時(shí)才會(huì)發(fā)生。該識(shí)別過程中的所有參與者，包括ECM、溶劑分子、抗體和抗原呈遞實(shí)體，由于其分子中的電荷和極性基團(tuán)、這些參與者的分布和運(yùn)動(dòng)，都對(duì)電場(chǎng)(EF)敏感。在理論上，可以通過內(nèi)源性或外源性EF來(lái)操縱或影響，從而導(dǎo)致細(xì)胞相互作用的電調(diào)節(jié)。觀察結(jié)果表明，生理相關(guān)的內(nèi)源性或外源性電刺激(E

CellScale BioRake在測(cè)試各向異性超彈性材料中的優(yōu)勢(shì)2023/09/25: 引言平面雙軸試驗(yàn)已被用于研究與方向相關(guān)的生物組織和材料的力學(xué)性能，它可以探索在兩個(gè)正交方向上施加在近似方形膜狀樣品上的力或位移?？墒褂每p合線、鉤子和滑輪的力平衡系統(tǒng)(圖1a)或使用CellScaleBioRake(圖1b)固定樣品?？p合線-滑輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于模擬施加在試樣邊緣的均勻分布載荷，而BioRake®用于模擬均勻分布的位移。當(dāng)樣品主軸(通常平行于纖維方向)與測(cè)試軸對(duì)齊/垂直時(shí)，加載條件很好控制。而試件相對(duì)于試驗(yàn)軸的不對(duì)準(zhǔn)可能導(dǎo)致試件不受控制的剪切變形和力的變化。方法選用各向同性的軟質(zhì)硅橡膠

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