SciAdv最新综述：解锁细胞机械生物学的治疗潜力1.引言领域介绍：机械生物学是一门研究机械力如何影响细胞行为、组织结构和疾病进展的交叉学科。核心概念：细胞能感知并转导机械信号，将其转化为生化反应，影响迁移、分化、免疫应答和组织重塑等过程。提出“机械医学”：将机械生物学原理转化为临床实践的新范式，将机械力视为健康的关键调节因子和疾病的治疗靶点。本文目标：全面概述细胞机械生物学的基本原理、在疾病发病机制中的作用，以及将其转化为治疗策略的努力。2.塑造细胞和组织行为的机械线索详细...

水凝胶作为一种具有三维网络结构的软湿性材料，在生物医学（如组织工程支架、药物载体）、柔性电子和软体机器人等领域展现出巨大应用潜力。其力学性能（如高含水量下的柔韧性、韧性、自愈合性）是决定其功能与应用的关键。水凝胶力学试验机是专门用于精准表征水凝胶及其它软材料力学行为的专用设备，为材料研发与应用验证提供核心数据支撑。1、超低量程高精度传感器，适配软材料特性：​水凝胶的模量通常处于kPa至MPa量级，比传统金属或塑料低几个数量级。专用试验机配备超低量程（如0.1N至数百牛顿）的高...

一、研究背景与意义细胞力学感知（Mechanosensation）是细胞将机械刺激转化为生化信号的过程，调控组织发育、再生、病变等生理病理过程。目标：为生物材料设计提供力学依据，实现精准再生医学。二、细胞力感知机制1.结构基础膜受体：整合素（Integrin）、钙黏蛋白（Cadherin）等。力传导链：细胞-基质：ECM→整合素→适配蛋白（如Talin/Vinculin）→肌动蛋白（F-actin）。细胞-细胞：Cadherin→α/β-连环蛋白→F-actin。机械敏感离子...

背景与意义皮肤是人体最大的器官，负责屏障、免疫、感知等功能。一旦受损，修复过程牵涉多种细胞在时间和空间上的精密协调。然而，临床常见的慢性伤口（如糖尿病足溃疡）及瘢痕（增生性瘢痕、瘢痕疙瘩）至今缺乏高效疗法，导致巨大医疗负担。伤口愈合的五个阶段1.止血期创伤后血管立即收缩，血小板黏附并释放PDGF、TGF-β等因子，纤维蛋白网形成临时支架。图1：细胞在伤口愈合止血阶段的反应2.炎症期中性粒细胞首先清除病原体；随后巨噬细胞由促炎M1型向修复M2型转化，决定后续是再生还是纤维化。图...

研究背景与目的开发一种微型化的电-机械装置，用于实时、精准地测量皮下软组织（1–8mm）的杨氏模量，以辅助诊断皮肤病（如银屑病）及其他疾病。技术原理核心组件：振动致动器：镍镀钕磁铁（直径8mm）+铜线圈（50Hz交流驱动），产生洛伦兹力驱动振动。应变传感器：蛇形金质电阻应变片（嵌入聚酰亚胺-PDMS柔性基板），通过电阻变化检测组织变形。测量机制：磁铁振动引发组织应变，应变片电阻变化经锁相放大器转换为电压信号（VS），与组织弹性模量（E）成反比。图1用于传感软组织弹性模量的毫米...

巩膜是眼球外层的主要承重结缔组织，占眼球外壳约85%，不仅维持眼球形状、保护内部结构，还与角膜协同调控屈光状态。其结构复杂，由Tenon囊、表层巩膜、巩膜基质（stroma）等组成。基质层是主要力学支撑部分，由富含胶原的层状结构构成，胶原纤维呈多方向交织，且在不同区域表现出不同的排列模式，如视神经周围（PPS）呈环向排列，有助于抵抗眼内压（IOP）引起的扩张。图1：巩膜形态学和结缔组织结构概述表1：人类巩膜的组成成分。组成湿重百分比水68胶原蛋白28其他蛋白质（包括细胞成分）...

研究背景免疫检查点阻断（ICB）疗法（如抗PD-1）对多种癌症有效，但疗效有限，亟需探索T细胞功能的调控机制。T细胞机械生物学新兴领域：T细胞通过机械力感知肿瘤微环境，但具体机制不清。关键发现1.PIEZO1抑制增强T细胞杀伤功能体外实验：PIEZO1拮抗剂（GsMTx4）或基因敲低（shRNA）显著增强CTLs对黑色素瘤（B16）和结肠癌（MC38）细胞的杀伤能力，且不依赖传统细胞因子（IFN-γ/TNF）或穿孔素/颗粒酶通路。机制：通过增强T细胞与肿瘤细胞的牵引力（由F-...

成纤维细胞是参与组织稳态和疾病的一种多样的间充质细胞，通过产生复杂的细胞外基质并利用生物物理和生化信号来创造信号微环境。成纤维细胞是组织修复的“建筑师”，其异常激活导致纤维化，而精准调控其可塑性有望实现无瘢痕再生医学。一、定义与基本特征成纤维细胞（fibroblasts）是一类异质性的间充质细胞，分布于所有器官，负责：合成与重塑细胞外基质（ECM）；形成干细胞微环境（niche）；在损伤时转化为肌成纤维细胞（myofibroblasts），驱动修复或纤维化。图1成纤维细胞的输...