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模拟失重对家蚕胚胎发育的影响及基因表达变化的研究

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空军军医大学学报 2024年第2期45卷 133-140页

作者：张俊飞郭莉骞爱荣黄勇平张舒张茹空军军医大学航空航天医学系航空航天生物动力学教研室陕西西安710032 空军第九八六医院第三门诊部陕西西安710068 西北工业大学生命学院陕西西安710072 中国科学院上海植物生理生态研究所昆虫发育与进化生物学重点实验室上海200032

目的研究模拟失重对家蚕胚胎发育的影响与基因表达变化。方法将通过三维随机回转器模拟失重环境处理的家蚕胚胎作为回转组。对照组是未进行回转处理的同批次家蚕卵。在家蚕胚胎的中期和孵化期分别对回转组和对照组样本进行转录组测序。... 详细信息

目的研究模拟失重对家蚕胚胎发育的影响与基因表达变化。方法将通过三维随机回转器模拟失重环境处理的家蚕胚胎作为回转组。对照组是未进行回转处理的同批次家蚕卵。在家蚕胚胎的中期和孵化期分别对回转组和对照组样本进行转录组测序。观察家蚕胚胎发育状态和蚁蚕孵化时间,分析转录组中差异表达的基因。通过GO和KEGG富集分析,探讨差异基因涉及的信号通路,并使用qRT-PCR验证这些差异基因的表达。结果模拟失重使家蚕胚胎发育提前。GO富集分析显示,与对照组相比,回转组胚胎和孵化蚁蚕表达变化的基因均主要富集于催化活性、膜结构和代谢的生物学过程。KEGG通路富集分析显示,与对照组相比,回转组胚胎表达变化的基因主要富集在核糖体和RNA转运通路,而回转组孵化蚁蚕主要富集在代谢、粘着斑和紧密连接通路。qRT-PCR结果表明,与对照组相比,回转组胚胎中的有机阳离子转运蛋白、突触囊泡糖蛋白2B等基因表达显著上调,回转组蚁蚕中的氨肽酶N等基因表达显著上调,而胶原蛋白和钙结合表皮生长因子结构域等基因表达显著下调。结论模拟失重可以加速家蚕胚胎的发育进程,且家蚕胚胎期基因表达对失重环境很敏感。

关键词：模拟失重家蚕胚胎发育基因表达

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离心式铁磁流体微泵的设计及流动特性分析

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 137-147页

作者：李望旭李正贵韩伟行怡帆谭善文司国雷陈君辉兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学) 成都610039 四川航天烽火伺服控制技术有限公司成都611130

铁磁流体微泵由于其自润滑性和自密封性,使其更加符合微流控技术应用在生物医学、生命科学、化学分析、航空航天等领域的需求,而在目前的结构设计中无法同时满足加工简单、可靠性高、流动稳定等优势,因此限制其应用及发展。为提高铁磁... 详细信息

铁磁流体微泵由于其自润滑性和自密封性,使其更加符合微流控技术应用在生物医学、生命科学、化学分析、航空航天等领域的需求,而在目前的结构设计中无法同时满足加工简单、可靠性高、流动稳定等优势,因此限制其应用及发展。为提高铁磁流体微泵的可靠性和稳定性,促进其发展和应用,本研究基于铁磁流体的外场控制原理、磁流变效应及介质流体的流体力学行为设计了一种离心式的新型铁磁流体微泵,并应用数值计算分析了介质流体流动特性。结果表明:该微泵可以有效实现泵送过程,当转速为10 r/min时,一个周期内的泵送净流量可达0.07 kg/T,且在两股铁磁流体的交替作用下可以阻断泵腔进口与出口的介质流体质量交换;由于铁磁流体与泵腔结构的动静干涉作用,导致出口流量存在轻微脉动(数量级为10^(-5)),但仍处于层流状态(Re<1),并且由于惯性力与特征尺寸相关而黏滞力与特征尺寸无关等力学因素,导致泵送动力对出口尺寸长度非常敏感,在转速4 r/min、出口段长度9 mm时无法实现有效泵送。同时对铁磁流体与泵送介质流体之间的相界面压力波动和自密封性能进行分析,得到相界面上的压力波动峰值远小于铁磁流体自密封性能,相差3个数量级,从铁磁流体的密封稳定性和界面稳定性角度验证了离心式铁磁流体微泵的可行性。

关键词：铁磁流体微泵惯性驱动泵送过程重叠网格

受机械力刺激感受器启发的触觉传感器用于双模态感应和人机交互

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医用生物力学 2024年第S1期 235-235页

作者：王景辉刘笑宇樊瑜波北京航空航天大学生物力学与力学生物学教育部重点实验室北京航空航天大学生物与医学工程学院医学科学与工程学院

目的触觉是人类与周围世界互动和体验的核心。触觉由4种机械感受器产生,包括迈斯纳小体、梅克尔细胞-神经突复合体、鲁菲尼小体和帕西尼小体。其中,Pacinian小体和Meissner小体对振动和微滑移特别敏感,解剖学最近发现,这种独特的能力...

目的触觉是人类与周围世界互动和体验的核心。触觉由4种机械感受器产生,包括迈斯纳小体、梅克尔细胞-神经突复合体、鲁菲尼小体和帕西尼小体。其中,Pacinian小体和Meissner小体对振动和微滑移特别敏感,解剖学最近发现,这种独特的能力可能源于板层细胞的不均匀分布。体外重建非均匀结构并将其发展成触觉传感器,将预期在多模态传感和人机交互中发挥重要作用。方法触觉传感器的导电材料由MXene和TOCNs (tempo介导的氧化纤维素纳米纤维)采用液氮定向冷冻法(也称为冰模板法)制成。然后冷冻干燥以去除冰晶,留下MXene/TOCNs复合材料。安装电极后,将得到的传感器命名为MT Tac。结果MT Tac传感器在X和Y轴上具有相似的微观结构、弹性模量(～200 Pa)、能量损失系数(0.34)和电导率(43 m S/m)。然而,沿着Z轴方向,它具有明显的微纳米结构,具有更大的弹性模量(～380 Pa),更高的能量损失系数(0.51)和更高的电导率(64 m S/m)。不同轴向的不同特性意味着其对不同模态力(法向力和剪力)的响应差异。在发生滑移时,向MT Tac提供剪切力,导致不同方向的变形,从而引起电阻率的变化。结论MT Tac模拟机械感受器结构,使传感器具有高灵敏度和双模态感知能力。这一策略的成功也支持了机械感受器的振动敏感性起源于板层细胞的生理解剖学假说。

关键词：

短期模拟失重可增强大鼠脑动脉平滑肌细胞L-型Ca^2＋通道对血管紧张素Ⅱ的反应性

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生理学报 2011年第1期63卷 81-88页

作者：薛军辉王小成高放白云刚张磊刘立张作明第四军医大学航空航天医学教育部重点实验室航空航天临床医学教研室西安710032 第四军医大学航空航天医学教育部重点实验室航空航天生理学教研室西安710032

已有研究表明模拟失重可引起大鼠脑动脉发生区域特异性变化,其中Ca2+通道和肾素-血管紧张素系统(renin-angio-tensin system,RAS)可能发挥着重要的作用。本研究旨在探讨血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)对短期模拟失重大鼠脑基底动... 详细信息

已有研究表明模拟失重可引起大鼠脑动脉发生区域特异性变化,其中Ca2+通道和肾素-血管紧张素系统(renin-angio-tensin system,RAS)可能发挥着重要的作用。本研究旨在探讨血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,Ang Ⅱ)对短期模拟失重大鼠脑基底动脉血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)L-型Ca2+通道(L-type calcium channel,CaL)功能的影响。模拟失重(尾部悬吊)3d后,用木瓜蛋白酶法分离大鼠脑基底动脉VSMCs。采用全细胞膜片钳技术,以Ba2+作为载流子,测定CaL电流密度,然后观察Ang Ⅱ对该电流的影响。结果显示,模拟失重3d对大鼠脑基底动脉VSMCs的膜电容和接入电阻无明显影响,但可致VSMCs的CaL电流密度显著增加。不过,模拟失重对CaL的电压激活特性和稳态激活曲线亦无明显影响。对照组和模拟失重组大鼠脑基底动脉VSMCs的CaL电流密度在给予Ang Ⅱ处理后均显著增加,且模拟失重组的增加幅度显著大于对照组。以上结果提示,3d短期模拟失重即可引起大鼠脑动脉VSMCs的CaL发生适应性改变,且可导致其对Ang Ⅱ的反应性增强,表明Ang Ⅱ可能在脑动脉失重适应性改变中起着一定的作用。

关键词：微重力血管平滑肌细胞 Ca2+通道血管紧张素Ⅱ

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创新型植介入器械设计

医用生物力学 2024年第S1期 208-208页

作者：王丽珍姚艳高元明黄慧雯樊瑜波生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京航空航天大学生物与医学工程学院杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院) 北京航空航天大学医学科学与工程学院

临床上植介入器械对于外科治疗效果提升具有重要意义。比如骨钉由于松动脱出率高导致术后翻修率高,具有负泊松比效应的拉胀微孔结构单元用于骨钉设计可提升抗拔出性能,进而提升其稳定性,但多孔结构设计会影响其疲劳特性及在体使用寿命;...

临床上植介入器械对于外科治疗效果提升具有重要意义。比如骨钉由于松动脱出率高导致术后翻修率高,具有负泊松比效应的拉胀微孔结构单元用于骨钉设计可提升抗拔出性能,进而提升其稳定性,但多孔结构设计会影响其疲劳特性及在体使用寿命;特殊结构的支架设计对于性能改进也具有重要作用。本研究针对材料、结构优化开展研究,并基于力学、材料学、生物学测试方法开展体外和动物体内实验验证。创新型植介入器械的植入后性能发现结构设计对于植入后的生物学效应、力学适配性、诱导再生能力等均具有重要影响,比如植入骨钉的骨整合性能、支架进入体内后的内皮化速度、在体的移动性能等。植介入器械的结构设计及方法创新在其临床化过程中至关重要,基于生物力学的结构设计对提升设计效率、增强功能方面具有重要作用,对于临床治疗具有重要指导。

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基于代理模型的PLLA血管支架多目标结构优化方法

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医用生物力学 2024年第S1期 69-69页

作者：梁明凯王丽珍高元明冯文韬樊瑜波生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京航空航天大学生物与医学工程学院杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院) 北京航空航天大学医学科学与工程学院

目的 PLLA血管支架存在支撑力不足和提早断裂的问题。代理模型在支架结构优化研究中表现良好,但算例数量限制了结构参数的数量范围和模型的精准性。本研究旨在基于自动化仿真平台,实现支架多参数大范围的结构变形以找到最优结构。方法 ...

目的 PLLA血管支架存在支撑力不足和提早断裂的问题。代理模型在支架结构优化研究中表现良好,但算例数量限制了结构参数的数量范围和模型的精准性。本研究旨在基于自动化仿真平台,实现支架多参数大范围的结构变形以找到最优结构。方法对支架的支撑环弧度1和弧度2、连接筋宽度和支架厚度参数化,使用抽样方法选取1 200个样本点,对每个样本点的支架结构进行几何建模和仿真,获取每种支架结构的支撑力F和最大等效塑性应变PEEQ。采用径向基神经网络(RBF)模型、Kriging代理模型和响应面(RSM)模型构建支架结构参数与性能之间的函数模型,并比较3种代理模型的误差值(RMS)。使用遗传算法找出误差最小代理模型中的最优结构参数,并进行建模仿真,获取其对应的F和PEEQ。结果 RBF、Kriging和RSM模型对F的RMS值分别为0.055 8、0.056 2和0.060 9,对PEEQ的RMS值分别为0.1108、0.118和0.111 1。通过遗传算法找到了RBF模型的最优结构参数。优化后的支架相较于初始结构,F提升了24.7%,PEEQ降低了28%。RBF模型对最优结构的F和PEEQ的预测误差分别为4.5%和2.4%。结论3种代理模型均能较好地预测支架结构性能,其中RBF模型表现最优,优化后的支架结构性能得到较大的提升,所提出的优化方法为PLLA支架结构的优化提供一定参考价值。

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正加速度重复暴露后大鼠心室肌缝隙连接蛋白43表达及分布的改变

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生理学报 2008年第3期60卷 320-326页

作者：周瑛孙喜庆王冰耿捷王永春第四军医大学航空航天医学系航空航天生物动力学教研室航空航天医学教育部重点实验室西安710032

本文旨在探讨不同水平的一周重复多次正加速度(+Gz)暴露后大鼠心室肌缝隙连接蛋白43(connexin 43,Cx43)表达及分布的改变。36只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组、+6Gz组和+10Gz组,每组12只。+Gz组大鼠分别暴露于+6Gz和+10Gz各3mi... 详细信息

本文旨在探讨不同水平的一周重复多次正加速度(+Gz)暴露后大鼠心室肌缝隙连接蛋白43(connexin 43,Cx43)表达及分布的改变。36只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组、+6Gz组和+10Gz组,每组12只。+Gz组大鼠分别暴露于+6Gz和+10Gz各3min,1次/d,共1周,分别于末次暴露后即刻、1d、3d、7d(各3只)取心室肌作免疫组织化学染色和Western blot分析,检测Cx43的表达和分布。免疫组织化学结果显示,+Gz重复暴露可引起大鼠心室肌Cx43分布方式明显紊乱,Cx43在心肌细胞侧-侧连接处的表达明显增加,在心肌细胞端-端连接处的表达减少。Western Blot结果显示,+6Gz组与+10Gz组的Cx43蛋白表达量于末次暴露后即刻、1d、3d、7d与对照组相应时刻相比均明显减少(P室肌Cx43表达量的一过性减少,分布方式明显紊乱,这种改变很可能是+Gz致心律失常发生的重要原因之一。

关键词：加速度心肌连接蛋白43 免疫组织化学蛋白印迹法

介入式心脏瓣膜压握过程中瓣叶折叠模式对瓣叶损伤的影响

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医用生物力学 2024年第S1期 259-259页

作者：梁正洁高元明叶鹏马雪睿冯文韬王丽珍樊瑜波北京航空航天大学生物与医学工程学院北京航空航天大学生物力学与力生物学教育部重点实验室北京市生物医学工程高精尖创新中心北京航空航天大学医学科学与工程学院

目的介入式心脏瓣膜在压握过程中瓣叶互相挤压造成损伤,导致瓣叶植入体内后疲劳耐久性下降,甚至提前失效。本研究通过数值模拟的方式,探究瓣叶折叠模式与应力状态的关系规律,为减轻瓣叶损伤提供理论基础。方法通过以内圆柱壳模拟球囊...

目的介入式心脏瓣膜在压握过程中瓣叶互相挤压造成损伤,导致瓣叶植入体内后疲劳耐久性下降,甚至提前失效。本研究通过数值模拟的方式,探究瓣叶折叠模式与应力状态的关系规律,为减轻瓣叶损伤提供理论基础。方法通过以内圆柱壳模拟球囊,外圆柱壳模拟压握器,控制瓣叶缝合点位移实现压握过程的数值模拟。提出了3种控制瓣叶折叠模式的方法,分别为控制瓣叶压握前闭合率、球囊旋转牵引及阶梯式折叠,对比分析压握后瓣叶高应力区域体积。结果压握前闭合率高,压握后瓣叶高应力区域体积小,折叠模式一致性高;球囊旋转牵引折叠的瓣叶相对于无牵引瓣叶,折叠次数减少,高应力区域体积减小;阶梯式折叠使瓣叶在轴向空间上交错分布,减小高应力区域体积。结论瓣叶压握后的折叠层数和次数是影响瓣叶折叠后应力状态的重要因素,通过调控瓣叶折叠模式,可以有效减少瓣叶折叠次数,减小高应力区域体积,降低压握过程中瓣叶损伤风险。

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机械敏感蛋白HSF1在斑马鱼胚胎左右轴建立中的作用

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医用生物力学 2024年第S1期 404-404页

作者：李树凯杜婧北京航空航天大学生物与医学工程学院生物力学与力生物学教育部重点实验室

目的斑马鱼胚胎左右对称性的打破对正常发育至关重要,但这一过程的分子机制尚不明确。本研究旨在探讨热休克因子1(HSF1)具有机敏感性,并且在左右对称性打破中发挥着关键的作用。方法本研究通过基因敲除、药理抑制实验和体外机械刺激测...

目的斑马鱼胚胎左右对称性的打破对正常发育至关重要,但这一过程的分子机制尚不明确。本研究旨在探讨热休克因子1(HSF1)具有机敏感性,并且在左右对称性打破中发挥着关键的作用。方法本研究通过基因敲除、药理抑制实验和体外机械刺激测试,检验了HSF1在斑马鱼胚胎库普弗囊泡(KV)中对节点流的响应。利用免疫染色和Western blot等技术检测HSF1的活性变化,并通过流体剪切应力实验评估HSF1的机敏感性。结果HSF1在结节流存在时在KV中不对称地被激活。HSF1的功能缺失导致斑马鱼胚胎内脏定位的随机化。在体外实验中,流体剪切应力能显著增加HSF1在细胞中的磷酸化水平。此外,纤毛和Ca2+-Akt信号通路对HSF1的激活起着关键作用。结论 HSF1作为一个机械敏感蛋白,在斑马鱼胚胎的左右对称性打破中起着关键作用。这一发现不仅提供了关于胚胎左右轴建立的新的分子机制,也为其他生理和病理条件下机械信号如何调控基因表达提供了新的视角。

关键词：