角膜基质是角膜的主要组成部分,占整个角膜的90%,是决定角膜组织/功能的主要因素,在调节眼睛的屈光性和保护眼睛的内部结构方面起着关键作用。角膜基质细胞是角膜基质层的主要细胞类型。作为一个典型的生物力学系统,对单个细胞的力学特...角膜基质是角膜的主要组成部分,占整个角膜的90%,是决定角膜组织/功能的主要因素,在调节眼睛的屈光性和保护眼睛的内部结构方面起着关键作用。角膜基质细胞是角膜基质层的主要细胞类型。作为一个典型的生物力学系统,对单个细胞的力学特性的探索具有重要的生理学和病理学意义,因为细胞的力学特性是影响细胞功能和疾病发展的主要因素。细胞的生物功能高度依赖于它与基底的相互作用。因此,文中旨在利用原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM),以纳米级的分辨率研究在不同基底上培养的角膜基质细胞的形态和力学属性。通过AFM纳米压痕技术,在细胞表面的特定位置将加载曲线与球形赫兹接触模型进行拟合,获得局部弹性模量;将卸载曲线与细胞粘附能量相联系,粘附能量是由阴影面积定义,它是AFM尖端从细胞表面分离所需的总功。结果显示,不同基底对角膜基质细胞的形态和力学特性均有所区别。文中的研究将阐明角膜生物工程以及体内组织再生的新应用。展开更多
胶原作为一种结构蛋白,广泛分布于人体。力学微环境对胶原单体自组装后的结构和排列起到关键的驱动作用,但作用机制尚不清楚。文中致力于在应力应变梯度场下,研究胶原体外自组装的结构与形态的变化规律以及透明质酸(hyaluronic acid,HA...胶原作为一种结构蛋白,广泛分布于人体。力学微环境对胶原单体自组装后的结构和排列起到关键的驱动作用,但作用机制尚不清楚。文中致力于在应力应变梯度场下,研究胶原体外自组装的结构与形态的变化规律以及透明质酸(hyaluronic acid,HA)在这一过程中的重要作用。以牛Ⅰ型胶原蛋白为研究对象,将胶原溶液加入力学加载器中并放在37℃恒温箱中培养。通过改变胶原溶液的浓度、力学加载强度、胶原蛋白与HA比例等条件,利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)观察胶原的形态及分布。结果发现胶原纤维具有较强的位置依赖性、浓度依赖性以及力学微环境依赖性。力学微环境能促进胶原纤维沿应力场排列,以抵抗外力的作用。HA能提高胶原纤维宽度和取向性。文中对于进一步拓展胶原基生物材料在组织工程中的应用具有重要意义。展开更多
钙黏蛋白是一种细胞粘附分子,在维持生物体中组织形态发生和完整性方面起着至关重要的作用。如果粘附系统功能失调会对身体产生重大影响,比如癌症侵袭和转移、皮肤病、心肌病等疾病。然而,即使具有相似的晶体结构,它们的生物力学响应对...钙黏蛋白是一种细胞粘附分子,在维持生物体中组织形态发生和完整性方面起着至关重要的作用。如果粘附系统功能失调会对身体产生重大影响,比如癌症侵袭和转移、皮肤病、心肌病等疾病。然而,即使具有相似的晶体结构,它们的生物力学响应对于外部载荷也是不同的。因此,文中利用分子动力学软件包GROMACS2019.6模拟原子力显微镜探针在E-钙黏蛋白、N-钙黏蛋白和VE-钙黏蛋白上的纳米压痕,旨在从力学稳定性、粘附性和刚度的角度研究Ⅰ型和Ⅱ型钙黏蛋白二聚体的生物力学响应。钙黏蛋白的胞外结构域被选为力学模型,因为它在控制细胞-细胞和细胞-底物相互作用中起着关键作用。结果表明,从均方根位移(root mean square displacement,RMSD)和力-位移曲线研究来看,E-钙黏蛋白二聚体与其他两种二聚体相比,其刚度最高,所以其具有较强的机械稳定性,RMSD波动也较小。而相比于其余两种二聚体,N-钙黏蛋白则是刚性较低,粘附性较强的,所以其RMSD波动也相对较大,机械稳定性较差。这一结果将有助于用更合适的基质培养不同的干细胞,并有助于解释体内细胞粘附强度的差异。展开更多
文摘角膜基质是角膜的主要组成部分,占整个角膜的90%,是决定角膜组织/功能的主要因素,在调节眼睛的屈光性和保护眼睛的内部结构方面起着关键作用。角膜基质细胞是角膜基质层的主要细胞类型。作为一个典型的生物力学系统,对单个细胞的力学特性的探索具有重要的生理学和病理学意义,因为细胞的力学特性是影响细胞功能和疾病发展的主要因素。细胞的生物功能高度依赖于它与基底的相互作用。因此,文中旨在利用原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM),以纳米级的分辨率研究在不同基底上培养的角膜基质细胞的形态和力学属性。通过AFM纳米压痕技术,在细胞表面的特定位置将加载曲线与球形赫兹接触模型进行拟合,获得局部弹性模量;将卸载曲线与细胞粘附能量相联系,粘附能量是由阴影面积定义,它是AFM尖端从细胞表面分离所需的总功。结果显示,不同基底对角膜基质细胞的形态和力学特性均有所区别。文中的研究将阐明角膜生物工程以及体内组织再生的新应用。
文摘胶原作为一种结构蛋白,广泛分布于人体。力学微环境对胶原单体自组装后的结构和排列起到关键的驱动作用,但作用机制尚不清楚。文中致力于在应力应变梯度场下,研究胶原体外自组装的结构与形态的变化规律以及透明质酸(hyaluronic acid,HA)在这一过程中的重要作用。以牛Ⅰ型胶原蛋白为研究对象,将胶原溶液加入力学加载器中并放在37℃恒温箱中培养。通过改变胶原溶液的浓度、力学加载强度、胶原蛋白与HA比例等条件,利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)观察胶原的形态及分布。结果发现胶原纤维具有较强的位置依赖性、浓度依赖性以及力学微环境依赖性。力学微环境能促进胶原纤维沿应力场排列,以抵抗外力的作用。HA能提高胶原纤维宽度和取向性。文中对于进一步拓展胶原基生物材料在组织工程中的应用具有重要意义。
文摘钙黏蛋白是一种细胞粘附分子,在维持生物体中组织形态发生和完整性方面起着至关重要的作用。如果粘附系统功能失调会对身体产生重大影响,比如癌症侵袭和转移、皮肤病、心肌病等疾病。然而,即使具有相似的晶体结构,它们的生物力学响应对于外部载荷也是不同的。因此,文中利用分子动力学软件包GROMACS2019.6模拟原子力显微镜探针在E-钙黏蛋白、N-钙黏蛋白和VE-钙黏蛋白上的纳米压痕,旨在从力学稳定性、粘附性和刚度的角度研究Ⅰ型和Ⅱ型钙黏蛋白二聚体的生物力学响应。钙黏蛋白的胞外结构域被选为力学模型,因为它在控制细胞-细胞和细胞-底物相互作用中起着关键作用。结果表明,从均方根位移(root mean square displacement,RMSD)和力-位移曲线研究来看,E-钙黏蛋白二聚体与其他两种二聚体相比,其刚度最高,所以其具有较强的机械稳定性,RMSD波动也较小。而相比于其余两种二聚体,N-钙黏蛋白则是刚性较低,粘附性较强的,所以其RMSD波动也相对较大,机械稳定性较差。这一结果将有助于用更合适的基质培养不同的干细胞,并有助于解释体内细胞粘附强度的差异。
