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邓林红团队在细胞微组织生物力学领域取得突破性研究成果

   发布时间: 2021-09-06

机械力在生物组织形态发生和重塑中发挥独特的作用,近年来成为国际研究热点。然而,对于胚胎发育等重要生理病理过程中超软组织大幅度收缩的生物力学行为及其调控机制的研究则一直进展非常缓慢,这主要是因为目前缺乏对超软组织收缩力精确测量的技术手段。针对这一技术难题,我校生物医学工程与健康科学研究院院长邓林红教授团队设计并制备了一种高灵敏性的微弦力学传感器并在其上构建三维细胞微组织,从而实现了对细胞微组织变形过程中作用力变化的实时测量。

 

论文第一作者、通讯作者王翔研究员(左三)、并列第一作者高蔷同学(左二)及共同通讯作者邓林红教授(左一)合影

高蔷同学做实验


实验发现,微组织细胞收缩力与其力学边界条件呈负相关,维持变形所需的收缩力相差巨大。同时,研究证实微组织的收缩力由细胞和胞外基质产生,在超软微组织(<500 Pa)中,随着组织的逐渐硬化,细胞所产生的力逐渐减小,而胞外基质张力所占比例则逐渐增大。这些研究,不仅证实了细胞微组织在不同力学边界条件下的力学响应差异非常巨大,更首次揭示了超软组织收缩过程中细胞收缩力与基质张力之间的动态变化关系,这将有助于进一步理解组织发育和维持过程中超软细胞体系的力学调控机制,也有助于优化组织工程中可注射水凝胶细胞复合体等植入体在体内的力学相容性。相关研究结果于92日在线发表在国际著名期刊《美国国家科学院院刊(PNAS)》上,这是我校首次作为唯一作者单位在《PNAS上发表研究论文。


PNAS是世界最负盛名的基础科学领域的学术杂志之一,与NatureScienceCell并称为国际四大学术期刊。论文第一作者王翔于2018年底回国加盟邓林红教授团队, 2020年获聘江苏特聘教授,并列第一作者为医工院、药学院 医学院(筹)2018级硕士研究生高蔷,团队青年教师韩潇宁、布冰、刘磊等,本科生王龙飞与硕士研究生李奥琦参与了研究工作,王翔、邓林红为论文共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金委员会、江苏省科学技术厅、江苏省教育厅项目的大力支持。(通讯员/任涛 审核/ 邓林红  陈智栋 编辑/庄媛)


细胞微组织大幅收缩变形过程中测量收缩力的技术原理和主要实验结果

 

论文链接:https://www.pnas.org/content/118/36/e2106061118

 

 

 


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