关节软骨表面力学性能与骨性关节炎的关系 被引量：2

1

作者 庞祥超 王会珍 唐斌 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期23-23,共1页

目的随着骨性关节炎(OA)病情的不断恶化,关节软骨(AC)的力学性能也会随之发生改变。与之相对应,通过对AC力学性能的检测可以提早的检测OA发生,从而OA的早期治疗提供依据。正是由于AC力学性能的重要性以及在OA发病过程中的表现,已经有很... 目的随着骨性关节炎(OA)病情的不断恶化,关节软骨(AC)的力学性能也会随之发生改变。与之相对应,通过对AC力学性能的检测可以提早的检测OA发生,从而OA的早期治疗提供依据。正是由于AC力学性能的重要性以及在OA发病过程中的表现,已经有很多关于AC力学性能与OA相互关系的研究。然而,这些研究几乎都基于一个假设:AC表面不同区域力学性能没有差异。众所周知,AC不同表面区域所承受的载荷是不同的。 展开更多

关键词 关节软骨 骨性关节炎 早期治疗 发病过程 OA AC 力学性能

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力敏感离子通道Piezo1分布与活性的力学调控及其与细胞转化态的关系

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作者 姚明曦 Ajay Tijore +4 位作者 Charles D Cox Anushya Hariharan Guy Tran Van Nhieu Boris Martinac Michael Sheetz 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期88-88,共1页

目的近十年来新发现广泛表达于多种组织细胞中的力敏感钙离子通道Piezo1在触觉/听觉感受,血压控制,免疫激活等生理过程中起到关键的力学感知作用。经典模型认为,Piezo1在细胞膜上扩散分布并在细胞膜局部表面张力起伏的作用下被激活,但... 目的近十年来新发现广泛表达于多种组织细胞中的力敏感钙离子通道Piezo1在触觉/听觉感受,血压控制,免疫激活等生理过程中起到关键的力学感知作用。经典模型认为,Piezo1在细胞膜上扩散分布并在细胞膜局部表面张力起伏的作用下被激活,但其在细胞复杂生理过程中的调控还有很多未知问题尚待回答。方法通过一系列显微成像方法研究了Piezo1的时空分布与活性在不同种类细胞中的力学调控。 展开更多

关键词 钙离子通道 细胞转化 力学调控 免疫激活 血压控制 组织细胞 经典模型 未知问题

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基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像研究 被引量：2

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作者 谭天 史天悦 +1 位作者 吴长锋 彭洪尚 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期150-159,共10页

生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了... 生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了基于间接波前测量的自适应光学方法,将间接波前整形技术应用于激光扫描共聚焦显微系统中,以实现对生物组织引起的光学像差的测量与补偿,获得生物组织的高信噪比成像。最后,对基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像系统开展了相关实验。实验结果表明,本系统对空气平板、散射介质和小鼠颅骨等产生的像差具有良好的补偿效果,最终信号强度较初始值分别提升了1.47、1.95和2.85倍,显著提升了最终的成像质量。 展开更多

关键词 间接波前整形 近红外二区成像 共聚焦成像 活体实验

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高压氧通过激活Prrx1^(+)骨骼干细胞中的力学敏感蛋白Piezo1促进骨修复

4

作者 周航 刘宏梽 +2 位作者 林敏敏 王汉棠 刘超 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期258-258,共1页

目的高压氧疗法通过同时施加高气压和提供纯氧来治疗骨损伤,在我国广泛用于骨损伤修复。但是高压氧产生疗效的力学生物学机制尚不清楚。本研究旨在阐明高压氧治疗骨缺损对骨骼干细胞和血管的影响。由于高氧环境和力学刺激均可激活力学... 目的高压氧疗法通过同时施加高气压和提供纯氧来治疗骨损伤,在我国广泛用于骨损伤修复。但是高压氧产生疗效的力学生物学机制尚不清楚。本研究旨在阐明高压氧治疗骨缺损对骨骼干细胞和血管的影响。由于高氧环境和力学刺激均可激活力学敏感蛋白Piezo1,推测骨骼干细胞通过Piezo1感应高压氧,从而调控血管生成,促进骨再生。方法培育了Prrx1-Cre;Piezo1fl/+条件性敲除小鼠检测Piezo1在Prrx1^(+)骨骼干细胞中的功能。在胫骨单面皮质骨缺损中,从术后第1天起每天施加高压氧,在术后5~8天每天对胫骨施加机械刺激。在术后第10天收集胫骨样本,使用μCT、组化染色和深层免疫荧光成像检测组织和细胞表征。结果高压氧显著提高了骨缺损内的骨体积、Prrx1^(+)细胞的数量和H型血管体积,以及Prrx1^(+)细胞与血管的偶联。然而,在Prrx1-Cre;Piezo1fl/+小鼠中,高压氧治疗未能显著增加血管体积或骨骼干细胞数量,也未显著改善骨修复。结论高压氧治疗通过激活Prrx1^(+)骨骼干细胞中的Piezo1提高成血管-成骨偶联,最终促进骨缺损修复。本研究为高压氧在骨缺损修复领域的临床应用提供了基于细胞力学生物学的科学依据。 展开更多

关键词 力学生物学 骨损伤 组化染色 力学刺激 高压氧 骨缺损修复 机械刺激 血管生成

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仿成骨过程的PEEK表面层级力学结构的实现与表征

5

作者 刘展鹏 张俊峰 唐斌 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期45-45,共1页

目的通过模拟成骨细胞在骨形成过程中的矿化行为,对聚醚醚酮(PEEK)植入材料表面进行改性,制备具有层级力学特征的PEEK表面结构,并评估其机械性能和生物学特性,以拓展PEEK在骨科植入物领域的应用潜力。方法本研究利用微生物诱导的碳酸盐... 目的通过模拟成骨细胞在骨形成过程中的矿化行为,对聚醚醚酮(PEEK)植入材料表面进行改性,制备具有层级力学特征的PEEK表面结构,并评估其机械性能和生物学特性,以拓展PEEK在骨科植入物领域的应用潜力。方法本研究利用微生物诱导的碳酸盐沉淀(MICP)技术,采用Sporosarcina Pasteurii菌进行矿化,从而对PEEK植入材料表面进行力学改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理和化学性质表征,评估SPEEK-MICP的微观结构和组成。利用纳米压痕技术测量不同尺度下的层级力学特性。随后,通过体外细胞实验,评价SPEEK-MICP的生物相容性和成骨活性。结果改性后的PEEK材料展现出了类似骨组织的微观尺度下的层级机械性能。纳米压痕测试结果表明,改性后PEEK表面出现了与天然骨类似的,弹性模量随着压入深度上升而下降的层级力学变化趋势。此外,SPEEK-MICP的表面表现出超亲水性。材料改性后,细胞表面黏附、增殖和分化能力均得到了显著提升。结论本研究成功通过MICP技术制备了具有独特机械性能和生物学特性的SPEEK-MICP复合生物材料。该材料不仅具有类似自然骨的微观层级力学特质,还展现出了良好的生物相容性和成骨活性。 展开更多

关键词 骨科植入物 成骨过程 力学结构 植入材料 PEEK材料 成骨细胞 压入深度 骨组织

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黏着斑中新型力敏感蛋白相互作用的单分子表征

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作者 裴铃萱 余聪 姚明曦 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期102-102,共1页

目的黏着斑作为细胞与外微环境连接的关键结构,在感知微环境力学信号方面发挥着重要作用。力敏感蛋白如talin、α-catenin和Piezo1在黏着斑中能够将机械刺激转化为下游生化信号,从而影响细胞的命运抉择。然而,黏着斑中多种信号蛋白功能... 目的黏着斑作为细胞与外微环境连接的关键结构,在感知微环境力学信号方面发挥着重要作用。力敏感蛋白如talin、α-catenin和Piezo1在黏着斑中能够将机械刺激转化为下游生化信号,从而影响细胞的命运抉择。然而,黏着斑中多种信号蛋白功能受到生理力调控的分子机制尚不清晰。方法利用磁镊单分子力谱,对黏着斑中潜在力敏感蛋如parvin及kindlin的受力构象变化及力依赖的分子间相互作用进行了定量表征。结果在单分子水平表征了黏着斑蛋白如parvin和kindlin功能的力学性质。证明在这些蛋白的多聚等功能受到生理力调控,在细胞的力学稳态维持中发挥关键作用。结论通过表征黏着斑中新的力敏感蛋白间的相互作用,揭示了其在维持细胞力学稳态中的潜在机制,为进一步理解细胞如何感知和响应其微环境中的力学信息提供了新的思路。 展开更多

关键词 黏着斑 分子间相互作用 机械刺激 单分子力谱 细胞力学 分子表征 构象变化 力学信号

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中红外可调谐大能量飞秒脉冲激光产生 被引量：6

7

作者 周华 姚传飞 +3 位作者 贾志旭 吴长锋 秦冠仕 秦伟平 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期435-441,共7页

可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉... 可调谐中红外飞秒光纤激光器具有非常普遍的应用,从而引起了人们的广泛关注。目前,非线性光纤中的拉曼孤子自频移效应是实现大范围可调谐飞秒脉冲激光的理想方法之一。然而,非线性光纤中其他高阶非线性效应的产生通常会限制拉曼孤子脉冲的能量提升。本文提出了利用有源掺杂光纤作为非线性介质和增益介质实现可调谐大能量中红外飞秒激光脉冲的方法。在理论上研究了有源掺杂非线性光纤中高阶孤子劈裂和孤子自频移效应的产生,以及线性增益对波长移动拉曼孤子能量、脉宽、光谱的影响。结果表明,通过为波长红移的低能量拉曼孤子提供线性增益,孤子脉冲的能量得到了显著提升且保持了其单脉冲特性,脉冲宽度为45 fs,且孤子脉冲的波长可通过所提供的增益进行大范围调谐。因此,利用有源掺杂光纤作为非线性介质是实现大能量可调谐中红外飞秒脉冲激光的一种有效方法。 展开更多

关键词 中红外飞秒脉冲 可调谐 孤子自频移效应 线性增益

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超分辨率成像荧光探针材料应用进展 被引量：3

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作者 刘志贺 吴长锋 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期344-362,共19页

为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分... 为了进一步认知复杂环境中的细胞生物学过程,研究人员发展了各种各样的生物成像技术。在这些技术中,生物荧光成像因简单的成像条件以及对生物样品的相容性而得到了广泛的发展。然而,传统的荧光成像技术受到了光学衍射极限的限制,无法分辨低于200 nm的空间结构,阻碍了对亚细胞结构的生物学过程研究。超分辨荧光显微镜技术突破了传统光学衍射对成像分辨率的限制,能够获取纳米尺度的细胞动态过程。除了对传统的宽场荧光显微镜框架的改进及升级改造之外,目前典型的超分辨成像显微镜技术通常依赖于荧光探针材料的光物理性质。常用的荧光探针材料包括荧光蛋白、有机荧光分子和纳米荧光材料等。本文介绍了几种主流的超分辨荧光显微成像技术并总结了已经成功应用到超分辨生物荧光成像中的荧光探针材料的应用进展。 展开更多

关键词 超分辨荧光成像 受激发射损耗显微镜 光激活定位荧光显微术 随机光学重构显微术 超分辨光学涨落成像 荧光探针

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穿戴式绳驱外骨骼在脑卒中后康复中的应用及前景 被引量：6

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作者 钟斌 张长齐 +1 位作者 郭恺琦 张明明 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期907-911,953,共6页

2016年全球疾病负担调查数据表明,脑卒中是造成我国寿命损失的首要病因[1]。同时,脑卒中的致残率高,患者身体运动功能因脑卒中受损,严重的将造成偏瘫。脑卒中患者的日常生活依赖于他人的帮助,其独立参与社区活动的能力受限,生活质量大... 2016年全球疾病负担调查数据表明,脑卒中是造成我国寿命损失的首要病因[1]。同时,脑卒中的致残率高,患者身体运动功能因脑卒中受损,严重的将造成偏瘫。脑卒中患者的日常生活依赖于他人的帮助,其独立参与社区活动的能力受限,生活质量大幅降低[2]。研究表明,脑卒中早期若进行积极的康复训练可以诱导大脑的神经可塑性,从而促进患肢的康复[3]。相比于传统的理疗师康复,外骨骼设备以其能够提供更高密度和更佳重复精度的辅助康复这一突出优势,开始被广泛投入到脑卒中后不同阶段的康复治疗中[4—5]。 展开更多

关键词 理疗师 脑卒中早期 康复训练 脑卒中患者 社区活动 神经可塑性 寿命损失 外骨骼

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基于新型磁分离技术的高分辨率DNA片段筛选技术 被引量：5

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作者 刘莹 程立 张博 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期257-265,共9页

游离DNA作为液体活检的目标检测物,能够用于疾病的检测,但游离DNA在样本中的含量低,且片段差异小,常规方法很难实现对特定片段长度游离DNA的筛选。这种基于新型磁分离技术对游离DNA进行高分辨率筛选的方法,使用自主合成的两种不同修饰... 游离DNA作为液体活检的目标检测物,能够用于疾病的检测,但游离DNA在样本中的含量低,且片段差异小,常规方法很难实现对特定片段长度游离DNA的筛选。这种基于新型磁分离技术对游离DNA进行高分辨率筛选的方法,使用自主合成的两种不同修饰的磁珠,在沉降剂的作用下,能够实现长短片段DNA的分别回收。通过对血浆样本中游离DNA进行富集,实现了150 bp以下DNA片段的富集,并经由临床样本验证,这一技术能够实现母体血浆样本中胎儿游离DNA的富集,可在无创产前诊断样本处理环节提前检测窗口、提高检测灵敏度等。DNA片段筛选在基因测序领域是不可或缺的环节,高分辨率筛选可降低下游测序深度、节约测序成本等,可应用于肿瘤的早期筛查、无创产前诊断和免疫缺陷型疾病筛查领域。 展开更多

关键词 DNA片段筛选 新型磁分离技术 游离DNA 液体活检 无创产前诊断

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DNA数据存储:保存策略与数据加密 被引量：7

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作者 周廷尧 罗源 蒋兴宇 《合成生物学》 CSCD 2021年第3期371-383,共13页

随着信息技术和互联网应用的不断升级,人类社会进入数据爆炸式增长的时代。为缓解海量数据与存储技术不足之间的矛盾,人们开始寻求新一代的存储方式。DNA作为一种新兴的数据存储媒介,具有巨大的发展潜力,其优势包括超高的数据存储密度(... 随着信息技术和互联网应用的不断升级,人类社会进入数据爆炸式增长的时代。为缓解海量数据与存储技术不足之间的矛盾,人们开始寻求新一代的存储方式。DNA作为一种新兴的数据存储媒介,具有巨大的发展潜力,其优势包括超高的数据存储密度(理论可达现有技术106倍)、能耗低以及寿命长(理论可达数十万年)。这些特点可有效克服传统存储介质如硬盘、光盘和固体闪存等的不足。本文以DNA数据存储为主线,阐述了DNA数据存储的基本理论和工作流程,重点介绍了DNA保存的方法与策略研究进展,简要总结了信息安全与数据加密的最新研究成果,最后讨论DNA数据存储现阶段面临的主要挑战及发展趋势,特别是,DNA数据存储效率提升、存储读取高度集成自动化以及数据加密新策略等方面将是DNA数据存储的重要研究方向。相信随着合成生物学的不断发展,DNA数据存储将成为未来最具应用潜力的新型存储方式。 展开更多

关键词 数据存储 DNA 生物矿化 细胞内保存 数据加密

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基质刚度介导软骨细胞衰老过程 被引量：1

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作者 沈星宇 唐斌 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期23-23,共1页

目的随着骨性关节炎的发展,软骨细胞外基质的硬度存在力学变化。近期研究指出,软骨细胞衰老与其修复效率相关。对细胞外基质硬度对软骨细胞衰老状态的影响进行初步研究。方法制造模拟软骨细胞周细胞基质(PCM)到细胞外基质(ECM)的系列具... 目的随着骨性关节炎的发展,软骨细胞外基质的硬度存在力学变化。近期研究指出,软骨细胞衰老与其修复效率相关。对细胞外基质硬度对软骨细胞衰老状态的影响进行初步研究。方法制造模拟软骨细胞周细胞基质(PCM)到细胞外基质(ECM)的系列具有不同硬度的PDMS软胶,在其上培养细胞,并进行相应生化学检测,以研究基质硬度对软骨细胞衰老的影响。结果随着基质刚度从504 kPa降低到28 kPa,衰老的软骨细胞比例显著下降,衰老相关基因p16INK4A下降了94倍。 展开更多

关键词 软骨细胞 骨性关节炎 细胞外基质 化学检测 细胞基质 衰老过程 衰老相关基因 培养细胞

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髋关节助力外骨骼机器人研究现状 被引量：1

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作者 林颖 何鹏 +4 位作者 叶晶 陈功 张明明 郭士杰 郭登极 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期571-575,共5页

人口老龄化已经成为世界发展的普遍趋势。据联合国发布的2019年世界人口展望估计,65岁以上的全球人口占比将从2019年的9%增至2050年的16%[1]。自2000年我国人口老龄化的社会状况不断加剧,人口老龄化和医疗康复问题日益严峻[2-5],如居家... 人口老龄化已经成为世界发展的普遍趋势。据联合国发布的2019年世界人口展望估计,65岁以上的全球人口占比将从2019年的9%增至2050年的16%[1]。自2000年我国人口老龄化的社会状况不断加剧,人口老龄化和医疗康复问题日益严峻[2-5],如居家养老护理等生活问题,以及脑卒中等容易引起下肢运动功能障碍的相关疾病[4-7]。 展开更多

关键词 外骨骼机器人 人口老龄化 医疗康复 居家养老 下肢运动功能障碍 脑卒中 相关疾病 研究现状

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力学加载可改善替诺福韦酯对骨修复的负面影响

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作者 张家宁 童艳蓉 +3 位作者 刘洋 王紫嫣 肖遥 刘超 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期420-420,共1页

目的临床数据显示,长期使用逆转录酶抑制剂富马酸替诺福韦酯(TDF)的乙肝患者骨密度降低并且骨折风险增加。在此,探索长期服用TDF对骨骼质量和骨缺损修复的影响。方法利用体外实验验证TDF是否影响成骨细胞分化和矿化。通过构建小鼠胫骨... 目的临床数据显示,长期使用逆转录酶抑制剂富马酸替诺福韦酯(TDF)的乙肝患者骨密度降低并且骨折风险增加。在此,探索长期服用TDF对骨骼质量和骨缺损修复的影响。方法利用体外实验验证TDF是否影响成骨细胞分化和矿化。通过构建小鼠胫骨单面皮质骨缺损模型,并运用电磁力学测试机对胫骨缺损进行高精度的循环压应变加载,进一步探索TDF对骨缺损修复的影响以及力学加载的作用。结果经过TDF处理的MC3T3-E1细胞。 展开更多

关键词 逆转录酶抑制剂 临床数据 替诺福韦酯 胫骨缺损 力学加载 骨缺损修复 骨折风险 力学测试

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机械加载通过激刺骨祖细胞和巨噬细胞分泌骨膜素来缓解β2-肾上腺素受体激动剂特布他林对骨再生的抑制作用

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作者 王紫嫣 刘洋 +1 位作者 白皓莹 刘超 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期167-167,共1页

目的评估机械加载对β2-肾上腺素受体激动剂特布他林诱导的骨再生变化的影响,并确定其作用机理。方法将48只C57BL/6J小鼠随机分为两组,特布他林组和生理盐水组。小鼠灌胃4周后,对其胫骨进行单面皮质骨缺损手术。术后第5~8 d对小鼠左胫... 目的评估机械加载对β2-肾上腺素受体激动剂特布他林诱导的骨再生变化的影响,并确定其作用机理。方法将48只C57BL/6J小鼠随机分为两组,特布他林组和生理盐水组。小鼠灌胃4周后,对其胫骨进行单面皮质骨缺损手术。术后第5~8 d对小鼠左胫骨施加力学刺激。所有小鼠均在术后第10 d处死。利用Micro-CT检测骨再生组织的形态。深层免疫荧光成像检测特布他林和机械加载对前成骨细胞,细胞外基质蛋白和血管的影响。 展开更多

关键词 细胞外基质蛋白 巨噬细胞分泌 特布他林 C57BL/6J小鼠 左胫骨 力学刺激 骨再生 机械加载

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S1Pr1通过调节血管内皮细胞中YAP的激活参与骨中的力学信号转导

16

作者 杨成遇 刘洋 +3 位作者 肖遥 王紫嫣 张家宁 刘超 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期199-199,共1页

目的骨损伤修复过程中,合适的力学刺激能够调控愈伤组织中的血管形态,促进损伤的修复。其中的机理尚不清楚。血管内皮细胞表面鞘氨醇-1-磷酸受体1(S1Pr1)被证明能够响应力学刺激,且对血管稳态维持至关重要。本文假定血管内皮细胞S1Pr1... 目的骨损伤修复过程中,合适的力学刺激能够调控愈伤组织中的血管形态,促进损伤的修复。其中的机理尚不清楚。血管内皮细胞表面鞘氨醇-1-磷酸受体1(S1Pr1)被证明能够响应力学刺激,且对血管稳态维持至关重要。本文假定血管内皮细胞S1Pr1参与力学刺激调控骨愈伤组织血管形态改变。 展开更多

关键词 力学刺激 血管内皮细胞 血管形态 愈伤组织 力学信号转导 鞘氨醇 损伤的修复 血管稳态

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多维度单分子成像研究进展

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作者 李孟帆 陈剑威 +5 位作者 石伟 傅爽 李昀泽 罗婷丹 陈俊帆 李依明 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1243-1257,共15页

单分子成像方法被广泛应用于亚细胞结构的三维空间定位。点扩散函数是分析单分子信息的重要窗口,除了能反映空间坐标外还蕴含着丰富的额外信息。本文介绍了从点扩散函数中解析空间位置、荧光波长、偶极子朝向及干涉相位等多维度单分子... 单分子成像方法被广泛应用于亚细胞结构的三维空间定位。点扩散函数是分析单分子信息的重要窗口,除了能反映空间坐标外还蕴含着丰富的额外信息。本文介绍了从点扩散函数中解析空间位置、荧光波长、偶极子朝向及干涉相位等多维度单分子成像研究进展,简要地概括了目前主流定位方法,并对该技术的发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 超分辨 单分子定位显微方法 多维度成像 点扩散函数

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