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摘 要： 生物力學是探究生物體形變和活動的科學，將生命科學與物理力學理論進行恰當?shù)恼希M而探索生物體的活動規(guī)律，并借此來解決生命健康方面的問題。生物力學的最新研究方向是力學生物學和生物力學的醫(yī)療運用。本文主要闡述了國內(nèi)心腦血管力學生物學、分子生物力學、骨關(guān)節(jié)與軟組織等相關(guān)生物力學研究領(lǐng)域等的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞： 生物力學；發(fā)展；展望

【中圖分類號】 G804.6 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2236-1879（2018）11-0027-01

引言

上個世紀80年代初，在馮元楨先生的引導和鼓舞下，設(shè)立了生物力學這門學科。該學科研究范圍主要包含：生物流體力學、心血管力學生物學、骨關(guān)節(jié)及軟組織生物力學等等。我國科學家在生物力學研究領(lǐng)域開展了多方面的研究，取得了一些列的成就，這些研究成果為我國生物力學研究領(lǐng)域的長足發(fā)展做出了重要的貢獻。

1.心腦血管力學生物學

心腦血管病是威脅人類身體健康最主要的疾病之一，而機體的生命活動過程與力學因素密不可分。研究心腦血管的發(fā)病機理，進而有效降低心腦血管疾病的發(fā)病幾率是我國重要的研究方向之一。心腦血管病領(lǐng)域的相關(guān)研究表明：流體切應力可幫助人體的心血管細胞調(diào)節(jié)其成分，其中血管肥厚、血栓形成、動脈粥樣硬化等疾病都與后參與血管重建的過程有關(guān)。這些研究為影響人類健康的心血管疾病的診斷、治療和預警提供了有效的解決方案[1]。

2.分子生物力學

分子生物力學研究方向大多為生物大分子間的特異反應，包含配體和受體等分子間的絡合與解離的動力學，蛋白質(zhì)組建的動力學等等。分子生物力學在配體和受體間的互相反應記憶外界力量的控制、蛋白質(zhì)構(gòu)建等方面的研究，不但對炎癥的發(fā)生、癌細胞的遷移、血管拴塞的形成等發(fā)病過程，分子轉(zhuǎn)調(diào)規(guī)則、同異源蛋白構(gòu)建與復合物反應動力學等有著關(guān)鍵的研究價值，而且在藥物研發(fā)和評估等工作中都有著非常高的使用價值。

當今，分子生物力學已經(jīng)發(fā)展到了基因的層次，其涉及到的內(nèi)容包括外界力場作用下的信號感受、細胞粘附和遷移、細胞骨架、傳遞和響應以及基因表達的相關(guān)變化規(guī)律等等。單分子力學的性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系為合成新型大分子物質(zhì)提供了新思路；生物大分子間特異性相互作用的定量測定為研究藥物提供了平臺；分子生物力學研究領(lǐng)域的長足發(fā)展，給人類健康狀況的保持保駕護航[2]。

3.骨關(guān)節(jié)與軟組織生物力學

骨科生物力學可以解決很多棘手的問題。例如：一些科學家嘗試將骨力學應用于矯形學中[3]和將人工關(guān)節(jié)置換術(shù)用于減輕退化性關(guān)節(jié)炎患者的痛苦以及將生物力學用于改進醫(yī)用器械設(shè)施等領(lǐng)域[4] 。樊瑜波等人曾研究了力學負載對動物骨骼整體結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鈦合金鋼板在植入到受體體內(nèi)后，其負載在一定時間內(nèi)有助于骨骼修復以及骨骼質(zhì)量提高；戴尅戎等人又利用電子計算機的斷層掃描技術(shù)構(gòu)建3D模型，并研究了我國正常成年人的下肢力學構(gòu)造，結(jié)果表明我國正常人的股骨普遍有著5～6度的生理性外翻。由此可見，現(xiàn)階段的生物力學研究已經(jīng)深入到骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)力學的宏觀和微觀領(lǐng)域，早已成為骨科臨床必有的基礎(chǔ)性研究課題之一。

4.生物力學的其它研究領(lǐng)域

生物力學對生命科學、醫(yī)學科學和生物學工程新興產(chǎn)業(yè)方面的作用極大，在醫(yī)學基礎(chǔ)和臨床方面也有影響。還可以通過生物力學手段研究人類是如何演變的，從猿到人的演變，骨骼的形態(tài)變化是重要的特佂，即為骨骼形態(tài)各種姿勢的變化，這是一個力學過程。

最近幾年，我國很多科研人員在生物力學的其他領(lǐng)域也取得了許多具有影響力的成就。例如-馮西橋團隊，他們研究的蠶繭多緯度力學與仿生學表明了蠶繭是一種保護結(jié)構(gòu)，其利用自身的力學特性能、微觀框架與相互作用間的適應性來改進特性，這些特性對吸收能量的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計有著非常重要的參考價值，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出了納米材料的新合成方法[2]。

結(jié)束語

我國在生物力學這一門學科的研究上積累了豐富的經(jīng)驗。將力學生物學、生物力學以及細胞分子力學應用于臨床，在儲備人才、制備理論體系和提供施展平臺上發(fā)揮著不可替代的作用。在基礎(chǔ)研究層面，眾多力學模型以及分子力學理論的提出和發(fā)展也推動了細胞分子力學的迅速發(fā)展；在應用研究層面，細胞分子力學擁有廣闊的發(fā)展空間，不論是正常細胞還是病理細胞都為疾病的診斷提供了新的思路?；A(chǔ)和應用的有效結(jié)合將進一步的促進生物力學的飛速發(fā)展?，F(xiàn)今，應該總結(jié)我國生物力學多年來的發(fā)展，從而加強學科交叉融合。此外，還應進一步提高相關(guān)研究人員的知識背景，培養(yǎng)新一代教師、研究生的創(chuàng)新能力。從上述內(nèi)容來看，若保持現(xiàn)狀并持續(xù)進步，生物力學的發(fā)展將會擁有更明朗的前景。

參考文獻

[1] 姜宗來.生物力學：心血管力學生物學研究的新進展[J].醫(yī)用生物力學.2006（4）：251-253.

[2] 呂守芹、楊帆、龍勉.細胞-分子生物力學研究進展[J].醫(yī)用生物力學.2009（2）.

[3] 趙以甦.肌肉骨骼生物力學的現(xiàn)狀與展望[J].中華骨科雜志，2006（3）：215-216.

[4] 鄭誠功.骨科生物力學研究的發(fā)展和現(xiàn)狀[J].醫(yī)用生物力學，2007，22（4）：326-327.