吳 禹 李德昌 季葆華

(浙江大學(xué)航空航天學(xué)院工程力學(xué)系,杭州 310027)

引言

由國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部和中國力學(xué)學(xué)會生物力學(xué)專業(yè)委員會主辦,浙江大學(xué)承辦的“第四屆全國生物力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會”于2020 年11 月20—22 日在杭州六通賓館召開.本次會議由浙江大學(xué)航空航天學(xué)院吳禹教授和李德昌副教授擔(dān)任會議共同主席.會議邀請了來自全國16 所高?；蚩蒲性核?5 位40 歲 (含) 以下獲得過自然科學(xué)基金資助的、在生物力學(xué)領(lǐng)域具有良好發(fā)展?jié)摿Φ那嗄陮W(xué)者與會(其中包括3 位“優(yōu)秀青年基金”獲得者);會議同時也邀請了“第三屆全國生物力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會”的主席和4 位“優(yōu)秀青年基金”獲得者出席會議并主持專題報告.

國家自然科學(xué)基金委員會數(shù)理科學(xué)部孟慶國副主任、力學(xué)科學(xué)處雷天剛處長、綜合與戰(zhàn)略規(guī)劃處張攀峰處長,中國力學(xué)學(xué)會生物力學(xué)專業(yè)委員會副主任委員季葆華教授,軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院張西正研究員,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)姜洪源教授等特邀嘉賓出席會議.會議開幕式由浙江大學(xué)航空航天學(xué)院吳禹教授主持,浙江大學(xué)航空航天學(xué)院副院長金仲和教授首先致歡迎辭,介紹了浙江大學(xué)航空航天學(xué)院、力學(xué)學(xué)科及生物力學(xué)方向的基本情況和最新發(fā)展,并感謝國家自然科學(xué)基金委數(shù)理科學(xué)部力學(xué)科學(xué)處對浙江大學(xué)力學(xué)學(xué)科的大力支持;接著,季葆華教授代表中國力學(xué)學(xué)會生物力學(xué)專業(yè)委員會對此次會議的成功召開表示祝賀,希望參會的青年學(xué)者們能夠借此機(jī)會,相互學(xué)習(xí)借鑒;最后,孟慶國副主任在致辭中祝賀本次會議的成功召開,強(qiáng)調(diào)目前生物力學(xué)方向所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn),希望青年力學(xué)工作者充分利用好學(xué)術(shù)研究的黃金時段,做出更多標(biāo)志性的工作.

開幕式后,季葆華教授主持了大會特邀報告.張西正研究員做了題為《極端力學(xué)環(huán)境下骨重建的研究》的大會特邀報告,詳細(xì)介紹了在極端環(huán)境下特殊的力學(xué)條件對人員生命健康的影響,提出了極端環(huán)境下生物力學(xué)研究的關(guān)鍵科學(xué)問題,并指出生物力學(xué)在航空航天航海國防等國家重大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景.姜洪源教授做了題為《多極細(xì)胞分裂和上皮組織的脆韌轉(zhuǎn)變》的大會特邀報告,詳細(xì)講述了力學(xué)因素在細(xì)胞有絲分裂過程中所起的關(guān)鍵作用以及上皮細(xì)胞單層結(jié)構(gòu)在力學(xué)加載下的脆韌轉(zhuǎn)變.

本次研討會上,25 位生物力學(xué)學(xué)科的優(yōu)秀青年代表做了專題報告,介紹了近年來在各自研究領(lǐng)域中所取得的進(jìn)展和成果,研究方向包括細(xì)胞分子生物力學(xué)、力學(xué)生物學(xué)、生物材料力學(xué)與仿生力學(xué)、骨骼-肌肉生物力學(xué)、心 (腦)血管血流動力學(xué)和生物流變學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程中的生物力學(xué)等,主要報告內(nèi)容如下.

1 細(xì)胞分子生物力學(xué)

西安交通大學(xué)林敏在其報告《整合素介導(dǎo)細(xì)胞力學(xué)感知的分子機(jī)制》中,通過研究不同的細(xì)胞外基質(zhì)剛度與不同種類細(xì)胞 FAK 磷酸化水平的量化關(guān)系,揭示了基質(zhì)剛度依賴的 FAK 磷酸化水平差異的分子機(jī)制.在此基礎(chǔ)上建立了基于黏附分子鍵力學(xué)理論的細(xì)胞力與化學(xué)耦合模型,分析了整合素與炎癥因子協(xié)同作用對牙周膜干細(xì)胞成骨分化影響的動力學(xué)過程,預(yù)測了信號通路中關(guān)鍵調(diào)控分子的存在.研究成果為進(jìn)一步開發(fā)以整合素為靶向分子的藥物提供了理論基礎(chǔ).

上海大學(xué)李振海在其報告《力調(diào)控下的整合素構(gòu)象變化》中,借助單分子實(shí)驗手段,觀察了純化的整合素在外力調(diào)控下的構(gòu)象在伸展與彎折狀態(tài)間反復(fù)變化的過程;通過分子動力學(xué)模擬,揭示了整合素構(gòu)象反復(fù)變化的分子機(jī)制,解釋了整合素抵抗外力做功的能量來源,并找到了整合素傾向于處于彎折狀態(tài)分子結(jié)構(gòu)上的根源,進(jìn)一步提出設(shè)計自然狀態(tài)處于不同構(gòu)象(彎折或伸展?fàn)顟B(tài))的變異整合素分子,并認(rèn)識整合素完成不同力感知功能的機(jī)制.

浙江大學(xué)李德昌在其報告《絲蛋白超長β 片晶體的強(qiáng)韌化機(jī)制》中,發(fā)現(xiàn)了β 片納米晶體的失效模式與其長度的關(guān)系:長度較短的β 片在剪切載荷作用下界面氫鍵同時斷裂,表現(xiàn)為一種均勻破壞的行為;中長度β 片受載荷時界面上氫鍵依次斷開,以裂紋擴(kuò)展的形式斷裂;而超長β 片展現(xiàn)了新的斷裂形式,多個微裂紋在界面依次形核、移動與堆積,類似于金屬中的位錯成核、發(fā)射和堆積,這些微裂紋將原本連續(xù)的氫鍵陣列分割成多個片段,使得長β 片也可以獲得高強(qiáng)度.這一新的機(jī)理將為構(gòu)建兼具功能和結(jié)構(gòu)的超強(qiáng)高分子材料提供理論指導(dǎo).

西安交通大學(xué)徐光魁在其報告《受限條件下的群體細(xì)胞運(yùn)動》中,將細(xì)胞骨架的張拉整體模型引入頂點(diǎn)動力學(xué)模型中,建立了一個基于細(xì)胞骨架的力學(xué)模型,分別研究了圓形受限和平板約束條件下群體細(xì)胞遷移模式,發(fā)現(xiàn)了幾何約束對細(xì)胞遷移行為的影響規(guī)律.

電子科技大學(xué)李順在其報告《怒放——在細(xì)胞群體運(yùn)動之前》中,研究了果蠅卵發(fā)育中一種新的細(xì)胞群體運(yùn)動方式.運(yùn)動啟始之前,細(xì)胞會經(jīng)歷一個“開花”的階段,為細(xì)胞運(yùn)動與形態(tài)重塑提供生物、物理條件的準(zhǔn)備.利用遺傳學(xué)、光遺傳學(xué)等方法,并從細(xì)胞生物力學(xué)的視角解讀了“開花”的原因與調(diào)控機(jī)制,發(fā)現(xiàn)了肌球蛋白的重要調(diào)節(jié)行為與非常規(guī)的作用方式;進(jìn)一步通過力學(xué)建模,揭示了“開花”在新細(xì)胞群體運(yùn)動方式中的重要調(diào)節(jié)作用.

2 力學(xué)生物學(xué)

西北工業(yè)大學(xué)楊慧在其報告《特殊環(huán)境免疫力學(xué)生物學(xué)》中,關(guān)注特殊力學(xué)環(huán)境對機(jī)體免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-功能的影響及其長期效應(yīng)的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制.建立了地基模擬空間失重、超重環(huán)境、模擬航空沖擊、高過載、振動等環(huán)境、模擬密閉艙室環(huán)境下動物和細(xì)胞的實(shí)驗加載平臺和裝置,結(jié)合組學(xué)與生物信息學(xué)技術(shù),高通量篩選并明確了免疫細(xì)胞受特殊力學(xué)環(huán)境影響的關(guān)鍵調(diào)控分子和主要調(diào)控網(wǎng)絡(luò);揭示了特殊力學(xué)環(huán)境下人體重要組織器官損傷與免疫修復(fù)機(jī)制,建立了生物力學(xué)預(yù)測模型,實(shí)現(xiàn)了定量化損傷監(jiān)測與評估預(yù)測;構(gòu)建了體外三維細(xì)胞力學(xué)微環(huán)境并實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控,揭示了三維微環(huán)境對細(xì)胞功能的調(diào)控及其分子機(jī)制;建立了力與化學(xué)耦合的細(xì)胞生物力學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)了定量表征體外力學(xué)微環(huán)境對細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的調(diào)控作用及其機(jī)制;建立了特殊力學(xué)環(huán)境下免疫細(xì)胞有限元分析方法,為分析免疫細(xì)胞力學(xué)特性變化與其生物學(xué)功能改變之間的相關(guān)性,提供了重要的力學(xué)分析新模型.

中科院力學(xué)所李寧在其報告《力學(xué)微環(huán)境調(diào)控肝臟細(xì)胞功能》中,基于微流控芯片技術(shù),制作了具有肝血竇生理結(jié)構(gòu)、細(xì)胞組成和力學(xué)、物理微環(huán)境的體外三維肝血竇模型,發(fā)現(xiàn)流動剪切可提高肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的白蛋白合成、藥物代謝等肝臟特異性功能;肝細(xì)胞的白蛋白合成功能隨基質(zhì)硬度的增加而下降,隨剪切力的增加先上升后下降.同時發(fā)現(xiàn)硬基底可促進(jìn)肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞的去分化,其標(biāo)志性結(jié)構(gòu)—窗孔的數(shù)量和孔隙率隨基質(zhì)硬度的增加而下降.研究結(jié)果可為深入認(rèn)識肝纖維化的力學(xué)調(diào)控機(jī)制提供基礎(chǔ),為肝臟疾病治療提供新思路.

重慶大學(xué)邱菊輝在其報告《斑馬魚造血干細(xì)胞遷移出巢的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制研究》中,利用血管內(nèi)皮細(xì)胞(VECs)和造血干細(xì)胞(HSCs)轉(zhuǎn)基因斑馬魚為模型研究了伴隨 HSCs 發(fā)育過程的切應(yīng)力的變化規(guī)律和其在VECs 分化HSCs 過程中的作用機(jī)理,發(fā)現(xiàn)在分叉血管等處的生理低血流切應(yīng)力通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞黏附分泌MMP13等胞外蛋白酶促進(jìn)HSCs 遷移出巢.該研究為VECs 轉(zhuǎn)分化為HSCs 命運(yùn)提供了生物力學(xué)的新機(jī)制.

中科院力學(xué)研究所的呂東媛在其報告《基底硬度耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響人胚胎干細(xì)胞的肝向分化》中,建立了體外胚胎干細(xì)胞(ESCs)四階段肝向分化方案結(jié)合硬度可調(diào)的聚丙烯酰胺水凝膠上不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究人ESCs 細(xì)胞系的肝向分化能力,并且在不同分化階段量化基底硬度和拓?fù)涞鸟詈嫌绊?研究顯示,ESCs 在較硬基底更易維持干性、在較軟凝膠上肝向分化占主導(dǎo),而基底拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有助于HLCs的分化,該影響與基底最初形成的ESCs 克隆的圓度正相關(guān).這些人ESCs 來源的HLCs 在維持CYP450代謝、糖原合成和ICG 吞噬的能力以及修復(fù)小鼠的肝臟損傷方面具有肝細(xì)胞特異性功能.這些結(jié)果表明,基底硬度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的耦合,結(jié)合生化因素有利于提高ESCs 肝向分化的效率和功能.

3 生物材料力學(xué)與仿生力學(xué)

清華大學(xué)李博在其報告《生物軟組織多場耦合力學(xué)》中,針對生物軟組織多尺度力、化、生耦合問題,建立了實(shí)體腫瘤的非線性多孔彈性理論,分析了腫瘤生長發(fā)育過程中力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)機(jī)制的耦合作用,揭示了應(yīng)力和營養(yǎng)輸運(yùn)對腫瘤生長的調(diào)控作用,闡釋了腫瘤內(nèi)部血管的臨界屈曲、形貌形成以及后屈曲演化、坍塌的機(jī)制,為血管正?；徒M織應(yīng)力釋放等癌癥治療策略提供了理論依據(jù).構(gòu)建介觀尺度多細(xì)胞組織力學(xué)理論與實(shí)驗?zāi)Ｐ?研究了多細(xì)胞單層組織形貌動力學(xué)的力-化學(xué)耦合的多尺度機(jī)制,探討了正常組織積極防御、攻擊癌細(xì)胞的策略.相關(guān)結(jié)果可為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展提供新的理解,并對腫瘤的臨床診療具有參考意義.

北京大學(xué)易新在其報告《受限彈性納米顆粒與柔性纖維在生物膜管內(nèi)的力學(xué)行為》中,通過力學(xué)分析與建模,系統(tǒng)地探究了顆粒與纖維的彈性性能對其與膜管力學(xué)相互作用的影響.通過考察顆粒相對尺寸和剛度,對于單個和無限多個彈性球,給出其在膜管內(nèi)的構(gòu)型相圖;發(fā)現(xiàn)在較小和較大包裹度下,多顆粒的力學(xué)行為展示出協(xié)同效應(yīng).針對柔性蛋白纖維,給出其在彈性膜管內(nèi)的失穩(wěn)條件.相關(guān)研究成果有助于理解納米顆粒在細(xì)胞間的運(yùn)輸以及細(xì)胞偽足的力學(xué)穩(wěn)定性.

南京航空航天大學(xué)劉少寶在其報告《生物含液多孔材料跨尺度流-固耦合問題研究》中,針對生物含液多孔材料,基于范特霍夫滲透平衡方程與自洽均一化理論,建立了考慮滲透平衡、力學(xué)平衡和物質(zhì)守恒的從細(xì)胞到組織的跨尺度理論模型,揭示了生物組織滲透脅迫軟化機(jī)理;基于Eshelby 經(jīng)典固體夾雜理論,分析了細(xì)胞等帶殼的可壓縮液體夾雜物的體積響應(yīng),揭示了細(xì)胞內(nèi)外機(jī)械信號屏蔽或放大機(jī)制;基于Biot 多孔彈性理論和廣義赫茲接觸模型,通過考慮壓痕和松弛過程中生物組織孔隙內(nèi)的流體流動,建立了適用于生物組織多孔彈性性能(泊松比、剪切模量和擴(kuò)散系數(shù))表征的大松弛壓痕理論;基于剛性球形夾雜平移理論,提出了一種利用光鑷/磁鑷加載原位表征細(xì)胞質(zhì)多孔彈性性質(zhì)的新方法.

太原理工大學(xué)王艷芹在其報告《各向異性水凝膠基底的構(gòu)建及其黏彈性行為》中,針對各向異性水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與其物理、生化特性之間的關(guān)系,利用限域干燥及鹽浸處理相組合的優(yōu)化策略,設(shè)計了結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性可調(diào)的各向異性水凝膠,并使其在機(jī)械性能、光學(xué)性能、溶脹行為和細(xì)胞分化行為誘導(dǎo)方面均表現(xiàn)出顯著的各向異性特征,并深入研究了該水凝膠的黏彈性行為,建立了各向異性水凝膠基底的黏彈性本構(gòu)模型,為其誘導(dǎo)細(xì)胞定向分化的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制研究奠定了理論與實(shí)驗基礎(chǔ).

4 骨骼與肌肉生物力學(xué)

北京航空航天大學(xué)姚杰在其報告《膝關(guān)節(jié)髕骨轉(zhuǎn)動軸的在體測量與軌跡分析》中,通過核磁共振成像,測量并重建了髕骨的在體運(yùn)動軌跡;采用離體標(biāo)本實(shí)驗驗證了軌跡的精度;進(jìn)而測量了20 例健康受試者的髕骨轉(zhuǎn)動軸,并發(fā)現(xiàn)了在膝關(guān)節(jié)由伸到屈的過程中的髕骨運(yùn)動規(guī)律,可為進(jìn)一步探討膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的生物力學(xué)機(jī)制提供基礎(chǔ),也能為改進(jìn)關(guān)節(jié)假體設(shè)計提供理論依據(jù).

太原理工大學(xué)黃棣在其報告《納米磷灰石在骨再生中的力學(xué)問題》中,針對骨再生領(lǐng)域中面臨的納米磷灰石涂層與基體界面結(jié)合強(qiáng)度低、涂層力學(xué)穩(wěn)定性差等問題,通過構(gòu)建化學(xué)鍵合界面、多孔緩沖區(qū)、控制納米磷灰石取向生長等方法,在保持植入體生物活性的同時,提高納米磷灰石與基體的結(jié)合強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)快速的骨整合.

5 心 (腦) 血管血流動力學(xué)和生物流變學(xué)

上海交通大學(xué)韓悅在其報告《內(nèi)皮祖細(xì)胞在血管內(nèi)膜損傷修復(fù)過程中的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制》中,聚焦內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)對周期性張應(yīng)變響應(yīng)的力學(xué)生物學(xué)以及損傷血管局部細(xì)胞間信息交流誘導(dǎo)EPCs 定向分化的分子機(jī)制,研究發(fā)現(xiàn)生理性的周期性張應(yīng)變可誘導(dǎo) EPCs 的 microRNA-129-1-3 p 表達(dá)下調(diào),通過其靶分子調(diào)控細(xì)胞向內(nèi)皮相分化功能;同時,周期性張應(yīng)變還可通過 EPCs 與血管平滑肌細(xì)胞間信息交流,最終調(diào)控 EPCs 分化和增殖功能,還關(guān)注力學(xué)因素如何影響 EPCs 能量代謝方式,并最終影響其修復(fù)血管損傷以維持血管穩(wěn)態(tài)的機(jī)制.這些研究將有助于闡明血管內(nèi)膜損傷與修復(fù)的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制,對心血管疾病的防治研究具有理論和臨床轉(zhuǎn)化意義.

四川大學(xué)曾燁在其報告《微循環(huán)動力學(xué)障礙及其治療》中,針對腦小血管病的致病機(jī)理,探究了內(nèi)皮細(xì)胞來源的糖萼、外泌體等調(diào)控腦小血管病的力學(xué)生物學(xué)機(jī)制,并揭示了miR-9/S1P1 在血管新生中的重要作用;構(gòu)建了一系列血管力學(xué)微環(huán)境的模擬實(shí)驗裝置;發(fā)現(xiàn)了我國特有的莨菪系列藥物對血管新生、側(cè)支循環(huán)、微循環(huán)動力學(xué)障礙的改善及作用機(jī)制,為后續(xù)數(shù)值建模與分析、力學(xué)生物學(xué)實(shí)驗研究奠定了基礎(chǔ).

北京航空航天大學(xué)康紅艷在其報告《血管內(nèi)皮糖萼與血管重構(gòu)》中,關(guān)注血管細(xì)胞糖萼在血管重構(gòu)中的作用,以尾吊大鼠模型模擬體液頭胸部轉(zhuǎn)移導(dǎo)致血流動力學(xué)的全身性改變,發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮糖萼在厚度、覆蓋率、分子水平等方面將發(fā)生區(qū)域性重構(gòu),且與血管舒縮功能的改變存在相關(guān)性.基于此構(gòu)建了離體高血壓血管重構(gòu)模型,發(fā)現(xiàn)糖萼通過力傳導(dǎo)介導(dǎo)了這一血管重構(gòu)過程,其中涉及一氧化氮、血管細(xì)胞凋亡等過程.此外,高膽固醇飲食將引發(fā)血管內(nèi)表面糖萼的降解,血管一氧化氮分泌減少,收縮力和舒張力均降低,進(jìn)一步提示了糖萼與血管功能之間的重要關(guān)聯(lián).

浙江大學(xué)李學(xué)進(jìn)在其報告《基于微流控芯片的紅細(xì)胞力學(xué)與血流變性能分析》中,關(guān)注細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)缺陷對紅細(xì)胞力學(xué)和血流變特性的影響,借助微流控實(shí)驗平臺并結(jié)合粗?；Ｗ幽M手段,研究了健康和疾病狀態(tài)紅細(xì)胞在微流控通道內(nèi)的變形、流動和粘附特性,分析了不同疾病狀態(tài)下紅細(xì)胞在毛細(xì)血管內(nèi)的流動規(guī)律及影響機(jī)制.這些結(jié)果將有助于人們從分子-細(xì)胞-血管等層面更好地理解相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制及臨床表現(xiàn).

6 臨床醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程中的生物力學(xué)

同濟(jì)大學(xué)牛文鑫在其報告《中國傳統(tǒng)健身運(yùn)動的康復(fù)生物力學(xué)》中,聚焦太極拳和五禽戲等傳統(tǒng)健身運(yùn)動力學(xué)安全性和有效性兩個關(guān)鍵問題,應(yīng)用運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)測試、逆向動力學(xué)分析、有限元仿真等方法,并結(jié)合腦功能分析和臨床試驗,解決了膝關(guān)節(jié)炎患者練習(xí)太極拳的爭議問題,為太極拳治療髖關(guān)節(jié)炎臨床試驗指明了方向,為踝關(guān)節(jié)損傷患者練習(xí)太極拳提供了科學(xué)建議,比較了五禽戲動作與臨床推薦的康復(fù)療法的力學(xué)作用.同時,通過改造太極拳和五禽戲動作,為患者提供個性化運(yùn)動處方.

大連理工大學(xué)于申在其報告《基于醫(yī)工結(jié)合的上氣道與耳的結(jié)構(gòu)、功能與疾病的生物力學(xué)研究》中,建立了上氣道與內(nèi)耳前庭系統(tǒng)的生物力學(xué)模型,對其功能的實(shí)現(xiàn)以及結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系進(jìn)行了數(shù)值理論分析,分別對阻塞性低通氣睡眠呼吸暫停綜合征(OSAHS)、鼻竇炎、良性陣發(fā)性位置性眩暈(BPPV)、暈動病等幾種典型常見疾病與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,以及相應(yīng)的臨床診療措施進(jìn)行了研究.

上海交通大學(xué)馮原在其報告《基于磁共振成像的軟組織生物力學(xué)測量、建模與介入》中,基于臨床3T 磁共振成像平臺,研制了電磁式彈性成像系統(tǒng),解決了臨床應(yīng)用簡易便攜的需求,克服了現(xiàn)有氣動系統(tǒng)頻率測量精度的限制,實(shí)現(xiàn)了在體軟組織生物力學(xué)特性的測量.基于磁共振影像實(shí)現(xiàn)組織器官的快速建模,并采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)了高分辨率的快速計算.研發(fā)了磁共振快速成像技術(shù),實(shí)現(xiàn)了圖像實(shí)時引導(dǎo)的介入,對結(jié)合個體化模型開展治療具有重要臨床意義.

北京航空航天大學(xué)王曉飛在其報告《視神經(jīng)牽拉力在近視發(fā)生和發(fā)展中的作用》中,提出了近視發(fā)生的一種新假說,即近距離工作中,眼睛的輻輳(向內(nèi)轉(zhuǎn)動)導(dǎo)致眼球在眼軸方向受到視神經(jīng)的牽拉,可能是眼軸增長的一個貢獻(xiàn)因素.運(yùn)用有限元模擬、視乳頭在體成像和三維應(yīng)變追蹤等方法確認(rèn)了眼動過程中視神經(jīng)對眼球牽拉可引起眼后部的明顯變形,視神經(jīng)的牽拉力與眼外肌力在同一數(shù)量級且作用于軸向;采用核磁共振成像,發(fā)現(xiàn)正常人和高度近視患者視神經(jīng)的彎曲度存在差異,可能會導(dǎo)致其牽拉作用不同,推測在近距離工作時視神經(jīng)的牽拉力可能會促使眼軸增長并導(dǎo)致近視的發(fā)生和發(fā)展.

太原理工大學(xué)高志鵬在其報告《完整角膜對生理眼壓的應(yīng)變響應(yīng)》中,針對LASIK 和SMILE 兩種屈光手術(shù)術(shù)后角膜的應(yīng)變響應(yīng)差異現(xiàn)象,用自制的球形探針配合傳統(tǒng)的材料試驗機(jī)(Instron 5544)測試了完整離體豬角膜的壓痕行為,分析了完整角膜在梯度眼壓(從20 mmHg 到60 mmHg)作用下的力學(xué)行為,并利用球?qū)ΨQ理論計算了完整角膜對不同生理眼壓的應(yīng)變響應(yīng),以期揭示屈光手術(shù)前后角膜響應(yīng)生理眼壓的生物力學(xué)機(jī)制.

重慶大學(xué)郝石磊在其報告《腦出血后腦損傷的力學(xué)機(jī)制與治療》中,針對腦出血后血腫占位效應(yīng)誘導(dǎo)的力學(xué)腦損傷,構(gòu)建體外靜壓力細(xì)胞模型,發(fā)現(xiàn)40 kPa 壓力作用下體外細(xì)胞活性顯著地降低,體內(nèi)由50 μL 瓊脂糖凝膠誘導(dǎo)的占位效應(yīng)出現(xiàn)明顯的組織損傷,力學(xué)通道蛋白Piezo-2 可介導(dǎo)靜壓力對周圍神經(jīng)組織產(chǎn)生損傷,并且占位效應(yīng)與繼發(fā)性腦損傷具有協(xié)同效應(yīng).基于腦出血后腦損傷機(jī)制和角蛋白良好的生物相容性,設(shè)計了角蛋白原位凝膠和鼻吸入納米粒用于治療腦出血后的占位效應(yīng)、鐵超載和神經(jīng)再生.

7 結(jié)語

上述專題報告涵蓋了生物力學(xué)的主要前沿領(lǐng)域,展示了我國青年學(xué)者近年取得的新成果.報告內(nèi)容反映出以細(xì)胞分子生物力學(xué)、力學(xué)生物學(xué)和生物材料力學(xué)與仿生力學(xué)為代表的新興學(xué)科分支發(fā)展勢頭強(qiáng)勁;以骨骼-肌肉生物力學(xué)、血流動力學(xué)和生物流變學(xué)為代表的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科研究繼續(xù)深入并與人類健康問題結(jié)合日益緊密;基于組織工程與再生醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程中的生物力學(xué)應(yīng)用前景光明.研討會期間代表們?nèi)橥度搿⒏魇慵阂?凸顯了我國生物力學(xué)領(lǐng)域的青年學(xué)者們活躍的學(xué)術(shù)思想和進(jìn)取的科研精神,通過研討碰撞出學(xué)術(shù)的火花,結(jié)下了合作的友誼.

11月21日下午,研討會組織了面對面座談會,由浙江大學(xué)季葆華教授主持,與會青年代表與基金委孟慶國副主任、雷天剛處長、張攀峰處長進(jìn)行了深切的交談,就工作中所遇到的困難,尤其是人才培養(yǎng)與項目申請方面的問題,以及生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等展開了熱烈的討論.座談會最后環(huán)節(jié)是下一屆研討會承辦單位的競選,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、電子科技大學(xué)、西安交通大學(xué)和上海大學(xué)等四家單位先后宣講,經(jīng)全體正式參會代表不記名投票,建議由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)承辦2022 年第五屆全國生物力學(xué)青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會.