型号:细胞几何和力学
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品牌:bioexcellence
由于细胞的尺寸在数微米到数十微米之间,应用微纳米技术可以精细地调控细胞微观环境，应用微流控系统以及表面化学修饰等方法,对细胞正常行为和病理行为进行了一系列研究.通过设计力学刺激装置,对细胞骨架的主要成分———肌动蛋白对细胞的形状以及粘附、迁移等行为的影响进行了系统研究，构建了表面三维结构,以模拟生物体内的拓扑结构,并结合微流控、细胞图案化和多种细胞共培养技术,构建了体外细胞培养和相互作用研究模型,发现细胞形状可以影响其j性和迁移的方向,以及神经细胞突起可以感受表面层粘连蛋白的浓度梯度等一系列有趣的现象,并对其机理进行了探讨.
all疾病和机体衰老都是机体内细胞的损伤、衰老和死亡造成的。从细胞的层面进行医学问题的研究是一个根本的方法。细胞是微纳米量级的物质,,细胞微纳测试技术具有wu损、wu需标记、试剂消耗低、效率高和成本低等点。
因此,论文从细胞生物化学/力学特性的研究角度出发,基于细胞的AμNP-SERS-DEP测试原理,并依据提出的细胞生理病理状态判断的综合标准,为疾病早期的准确诊断提供了一种新的方法。
背景:j确控制细胞形状、实现细胞体外排列对细胞生物学、组织工程和再生医学研究及应用均有重要的意义,而目前对控制细胞几何形状和诱导体外排列的方法缺乏系统性的研究和表述.目的:总结并讨论表面化学修饰技术、表面拓扑学改造技术加工制备细胞生长基底的方法,以及实现细胞形状和排列控制的可行性和新进展。
随着微纳米加工技术的发展和对细胞生物学行为的深入研究,表面化学修饰、表面拓扑学改造、纤维支架等方法逐步被建立,以实现细胞形状的j确控制和体外排列.表面微图案化、微柱、微孔阵列等拓扑结构能够j确控制细胞几何形状,而基底表面拓扑形貌对细胞排列占据更重要的支配作用,可将基底表面化学修饰作用和拓扑形貌作用相结合更好地实现细胞体外排列.合适的基底结构可用于j确控制细胞的形状、调控干细胞的分化抑或诱导细胞的定向排列、促进细胞融合和分化等.
四、利用微纳米技术研究微环境中的机械力学刺激和几何形状对细胞的影响
力学刺激伴随着几乎每一个组织和器官的形态发生过程。细胞能感受到其微环境中的力学刺激信号，并将其转化 为胞内的生物化学反应，激发一系列信号通路，引起细胞行为的变化，如生长、分化、迁移或凋亡，这个过程叫做力学传导 (mechanotransduction)。近年来，人们越来越认识到微环境在调节细胞行为中发挥着重要作用，但是，由于实验方法的限制，人们还不能在 弹性膜上拉伸细胞的过程中观察细胞分子水平的实时动态变化。 在本论文中，我们针对这一需求设计制作了一个新型的细胞拉伸装置，详细研究了肌动蛋白纤维在一次拉伸过程中的动态变化，并结合微纳米技术研究了几何形状与机械力学刺激协同作用对成肌细胞活性、形态和肌动蛋白细胞骨架的影响，探讨了肌肉组织分化过程中细胞微环境中的物理因素--机械力学刺激和几何形状--所 起的作用。 shou先，我们设计制作了一个新型的细胞拉伸装置，可以在对细胞施加机械力学拉伸刺激的同时观察细胞分子水平的实时动态变化。 接下来，我们用这个细胞拉伸装置研究了肌动蛋白应力纤维在拉伸过程中的动态变化，发现经过一次拉伸之后，肌动蛋白应力纤维变短，而且在保持被拉伸的状态时，肌动蛋白应力纤维处于不同程度的持续缩短趋势。我们shou次发现力学拉伸刺激促进肌动蛋白应力纤维的重组成束过程
五、微图形梯度曲率对气道平滑肌细胞生理学和生物力学行为影响的研究
体内细胞长期生活在一种动态的、复杂的、多种物理因素如几何结构、空间维度和力学刺激等交织共存的微环境中,细胞能够感受到这些微环境物理因素的存在并通过调节自身行为和功能对它们做出适当的响应。大量研究结果表明,很多基底拓扑结构例如直线、隆起、柱状以及凹陷等都会对细胞的黏附和迁移产生影响。不仅如此,细胞的其它诸多生理行为,如细胞增殖、分化、凋亡等都会不同程度地受到各种细胞周围微环境物理因素的影响和调控。因此通过控制细胞周围微环境的因素,尤其是物理因素,对细胞进行相关生物学行为的研究正成为国内外研究的重点和热点。 众所周知,体内很多细胞本身就生活在形状各异、力学环境不断变化的组织器官中,如管状结构的气管和血管,尤其是在气管中,气道管径的大小会随着气道周期性的收缩扩张而不断变化。气道壁上这种曲率的动态变化很可能会影响气道平滑肌细胞的生理学和物理学行为。但是,目前jue大多数关于哮喘和气道病变的研究,都忽略了曲率因素在气道病理过程中可能扮演的角色和作用,因此探讨微环境曲率因素对气道平滑肌细胞性质和行为的影响显得十分重要。为了这一,本课题利用微接触印刷技术在体外构建了微图形圆环阵列模拟体内气道各分级结构的不同曲率大小,研究和探索了曲率变化对气道平滑肌细胞生理学和力学性质可能存在的影响和调控机制