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蛋白质基防生物污染涂层研究进展

表面技术 2024年

作者：王雪霆晋晓倩葛婉仪刘丽媛邓旭东尹大川西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室

生物污染已成为当代社会的全球性问题，影响着医疗、食品加工、环境保护等多个领域，带来严重的健康和环境风险。作为一种新兴的防污技术，蛋白质基涂层近年来受到广泛关注。本文综述了生物污染在食品、生物医学和工业生产中的危害，并... 详细信息

生物污染已成为当代社会的全球性问题，影响着医疗、食品加工、环境保护等多个领域，带来严重的健康和环境风险。作为一种新兴的防污技术，蛋白质基涂层近年来受到广泛关注。本文综述了生物污染在食品、生物医学和工业生产中的危害，并分析了蛋白质表面涂层策略在防止生物污染中的优势。具体包括：一、利用蛋白质特异性结构和功能团，通过自组装或化学修饰形成抗生物污染涂层；二、蛋白质与小分子复合以增强抗菌能力；三、蛋白质与高分子材料结合形成具有优异机械强度和化学稳定性的涂层。最后，本文总结了蛋白质基防污涂层的优势及其未来面临的挑战。

关键词：生物污染蛋白质防污涂层表面改性

空间失重环境力学生物学2023年度研究进展

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医用生物力学 2024年第3期39卷 377-386页

作者：窦向雅张译文刘帅廷续惠云西北工业大学生命学院西安710000

航空航天活动过程中特殊力学环境导致的生理变化一直是力学生物学研究的重要组成部分。本文综述了2023年度空间失重环境力学生物学研究进展,主要聚焦失重的生物学效应,包括在细胞、模式动物和人体水平在空间真实环境和地面模拟失重条件... 详细信息

航空航天活动过程中特殊力学环境导致的生理变化一直是力学生物学研究的重要组成部分。本文综述了2023年度空间失重环境力学生物学研究进展,主要聚焦失重的生物学效应,包括在细胞、模式动物和人体水平在空间真实环境和地面模拟失重条件下得到的研究结果,以期助力航空航天力学生物学的发展研究,并为航天员或地面相关人群的健康防护或对抗措施研究提供帮助。

关键词：重力失重航空航天生物力学力学生物学

电磁场与骨重建相关疾病转化研究：回顾与展望

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生物化学与生物物理进展 2024年

作者：商澎刘俊宇王圣航杨建成张哲源李岸林张昊曾玉红西北工业大学深圳研究院西北工业大学生命学院西北工业大学空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室南方医科大学附属龙华人民医院脊柱外科西安交通大学附属红会医院骨质疏松科

几十年的研究与应用表明：电磁场具有调节骨重建生物学过程的作用，并可作为非侵入性物理治疗方法，对于以骨重建为主要干预环节的各个系统疾病，如骨折和骨质疏松症具有治疗作用。本文基于已有文献，从电磁场与骨重建的基本概念出发，... 详细信息

几十年的研究与应用表明：电磁场具有调节骨重建生物学过程的作用，并可作为非侵入性物理治疗方法，对于以骨重建为主要干预环节的各个系统疾病，如骨折和骨质疏松症具有治疗作用。本文基于已有文献，从电磁场与骨重建的基本概念出发，综述了电磁场在骨重建相关疾病方面的基础研究、电磁技术和临床应用；从生物医学基础与生物电磁学交叉融合的角度，分析了电磁场对骨重建相关疾病研究与应用中的生物学机制，提出了尚未解决、值得深入研究的基础性生物物理机制问题；并对相关生物电磁技术发展及其临床转化应用前景进行了展望。

关键词：脉冲电磁场静磁场骨重建骨质疏松骨折

胶原蛋白促进成骨细胞在磷灰石基质上增殖和分化（英文）

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材料导报 2024年第11期 274-284页

作者：马彭逸李琛 Ouaskioud Oumaima 任丽西北工业大学宁波研究院浙江省柔性电子重点实验室西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室

骨质主要由Ⅰ型胶原和磷灰石组成，并通过骨重建实现更新。在骨重建过程中，逆转期细胞改造破骨细胞留下的骨吸收表面，并沉积一层薄层蛋白质(主要是胶原蛋白)形成逆转线，这是骨吸收与骨形成偶联的必要步骤。胶原层对成骨细胞的生长和... 详细信息

骨质主要由Ⅰ型胶原和磷灰石组成，并通过骨重建实现更新。在骨重建过程中，逆转期细胞改造破骨细胞留下的骨吸收表面，并沉积一层薄层蛋白质(主要是胶原蛋白)形成逆转线，这是骨吸收与骨形成偶联的必要步骤。胶原层对成骨细胞的生长和新骨质的形成至关重要。为了验证这一假设，本工作利用改良型模拟体液有效地制备了具有连续完整结构的类骨磷灰石基质，然后将该基质以及表面形成薄层胶原蛋白的基质培养成骨样细胞MC3T3-E1并诱导其分化，检测细胞粘附、增殖和两种成骨分化标志物的表达。结果表明，磷灰石基质上的成骨细胞表现出形态收缩、增殖和分化延迟，并倾向于在分化之前分泌更多的胶原蛋白。在形成薄层胶原蛋白的磷灰石基质上，成骨细胞保持铺展形态和较高的增殖率，并在诱导分化后表达高水平的碱性磷酸酶。这很可能表明，在骨重建过程中，逆转期细胞在骨吸收表面的磷灰石骨质上形成胶原蛋白对成骨细胞的附着、增殖和分化很重要。

关键词： Ⅰ型胶原蛋白磷灰石成骨细胞细胞铺展细胞增殖细胞分化

复合频率刺激对后肢去负荷小鼠海马齿状回区颗粒神经元作用的电生理研究

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生物化学与生物物理进展 2024年第7期51卷 1670-1686页

作者：赵峻峤朱明强朱海军付蕊张泽王佳乐丁冲河北工业大学生命科学与健康工程学院天津300130 河北省生物电磁与神经工程重点实验室(河北工业大学) 天津300130 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省数字医疗工程重点实验室(河北大学) 保定071002

目的近年来,失重环境对航天员神经系统造成的负面影响受到广泛关注。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)技术对神经、精神类疾病的治疗效果有着显著积极影响。复合频率(不同频率刺激模式组成)的rTMS对... 详细信息

目的近年来,失重环境对航天员神经系统造成的负面影响受到广泛关注。重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)技术对神经、精神类疾病的治疗效果有着显著积极影响。复合频率(不同频率刺激模式组成)的rTMS对由失重环境引起的神经系统功能障碍的改善作用仍有待深入研究。探索复合频率刺激(combined frequency stimulation,CFS)对失重环境造成的多种神经系统疾病的治疗效果以及电生理机制,对于脑科学及磁刺激的临床应用具有重要意义。方法本研究采用40只C57BL/6小鼠,所有小鼠随机分为5组:假刺激组、后肢去负荷(HU)组、10 Hz组、20 Hz组和CFS(10 Hz+20 Hz,CFS)组。对除sham组以外的小鼠建立维持14 d的模拟失重效应并同期进行14 d的rTMS。通过蔗糖偏好实验和水迷宫实验验证CFS对负性情绪和空间认知能力的改善效果。最后,通过膜片钳技术记录海马齿状回(dentate gyrus,DG)颗粒神经元的动作电位、静息膜电位以及离子通道的动力学特性。结果行为学结果表明,CFS(10 Hz+20 Hz)显著改善了模拟失重小鼠的认知障碍和负性情绪;电生理实验结果显示,HU操作后小鼠海马DG区颗粒神经元的兴奋性降低,而CFS显著提高了神经元的兴奋性并改善了电压门控Na^(+)、K^(+)通道的动力学特性。结论复合频率的rTMS(10 Hz+20 Hz)能够有效地改善模拟失重小鼠的认知障碍和负面情绪,这种改善可能与CFS对神经元兴奋性以及Na^(+)、K^(+)通道动力学特性的影响有关。因此,本文有望为CFS改善失重环境下所产生的空间认知和负性情绪障碍提供理论依据。

关键词：复合频率刺激重复经颅磁刺激后肢去负荷空间认知障碍负性情绪神经元兴奋性离子通道

川芎嗪抑制ROCK的表达降低模拟失重大鼠血管Ca^(2+)敏感性

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西北大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 919-928页

作者：王慧平白晓镯赵晶赵省心刘朕印党凯高云芳西北大学生命科学学院/西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室陕西西安710069 西北工业大学生命学院/西安市特种医学与健康工程重点实验室陕西西安710072

研究失重条件下血管平滑肌收缩性、Ca^(2+)敏感性及其调控通路RhoA-ROCK蛋白表达的变化,以及川芎嗪干预对其的影响。大鼠尾部悬吊模拟失重,在机体前、后部分别选取颈总动脉和肠系膜上动脉。在模拟失重大鼠颈总动脉中,由苯肾上腺素(PHE)... 详细信息

研究失重条件下血管平滑肌收缩性、Ca^(2+)敏感性及其调控通路RhoA-ROCK蛋白表达的变化,以及川芎嗪干预对其的影响。大鼠尾部悬吊模拟失重,在机体前、后部分别选取颈总动脉和肠系膜上动脉。在模拟失重大鼠颈总动脉中,由苯肾上腺素(PHE)或KCl诱发的血管收缩性和Ca^(2+)敏感性增强,RhoA激酶2(ROCK II)的表达、肌球蛋白磷酸酶靶亚基1(MYPT1)和肌球蛋白调节轻链(MLC)的磷酸化水平均上升,血管孵育Y-27632(ROCK特异性抑制剂)后可降低以上变化。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦可降低以上变化。模拟失重后,大鼠肠系膜上动脉的收缩性和Ca^(2+)敏感性、ROCK II的表达、MYPT1和MLC的磷酸化水平降低,血管孵育Y-27632对以上变化无明显作用。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦对以上变化无明显作用。结果表明,由RhoA-ROCK调控的血管平滑肌Ca^(2+)敏感性的变化可能是失重条件下机体前后部血管收缩性发生区域性重塑的关键因素。川芎嗪可抑制ROCK蛋白的表达,降低血管平滑肌升高的Ca^(2+)敏感性,从而纠正失重条件下机体前部血管收缩性的增强,但对失重条件下机体后部血管收缩性的减弱无恢复作用。

关键词： Ca^(2+)敏感性 RhoA-ROCK 血管收缩性模拟失重川芎嗪

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前列腺素E_(2)调控作用研究进展

中国医药科学 2024年第1期14卷 38-41,75页

作者：蒲科巩孜谦郭燕冯贤龙卢婷利武祥龙西北工业大学生命学院空间生物实验模拟技术重点实验室陕西西安710072

前列腺素是一类有生理活性的不饱和脂肪酸,在身体各组织和体液中广泛分布。前列腺素E_(2)(PGE_(2))相关的信号通路在肿瘤的发生和发展阶段发挥着重要的作用,PGE_(2)是治疗肿瘤疾病潜在的重要作用靶点,PGE_(2)及其相关的环氧化酶-2对肿... 详细信息

前列腺素是一类有生理活性的不饱和脂肪酸,在身体各组织和体液中广泛分布。前列腺素E_(2)(PGE_(2))相关的信号通路在肿瘤的发生和发展阶段发挥着重要的作用,PGE_(2)是治疗肿瘤疾病潜在的重要作用靶点,PGE_(2)及其相关的环氧化酶-2对肿瘤具有调控作用。本文调研了2019—2023年发表的PGE_(2)在肿瘤研究中相关论文,综述了PGE_(2)在肝癌、胃癌、乳腺癌等多个方向的最新研究进展,为PGE_(2)信号通路研究提供思路。

关键词：前列腺素E_(2) 肿瘤环氧化酶-2 信号通路

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外加膝关节辅助力矩对下肢关键肌群肌力的影响分析

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北京生物医学工程 2024年第2期43卷 111-117页

作者：王凡杰梁雯琦赵文瑞樊澳侯宏杰杨鹏飞西北工业大学生命学院西安710072 空间生物实验模拟技术国防重点学科实验室西安710072

目的以减小步行时的膝关节合力为目标,基于受试者在正常步行状态下的膝关节合力和膝关节力矩,计算解析减少不同程度的膝关节合力所需的辅助力矩,并研究多种步速下辅助力矩对下肢关键肌群肌力的影响规律。方法通过三维光学动作捕捉系统... 详细信息

目的以减小步行时的膝关节合力为目标,基于受试者在正常步行状态下的膝关节合力和膝关节力矩,计算解析减少不同程度的膝关节合力所需的辅助力矩,并研究多种步速下辅助力矩对下肢关键肌群肌力的影响规律。方法通过三维光学动作捕捉系统及测力台采集人体在慢速步速、正常步速以及快速步速下的运动学和动力学数据。基于OpenSim生物力学计算平台计算下肢关键肌群肌力、膝关节合力及膝关节力矩,然后将膝关节合力按照减少5%、10%、15%、20%的目标进行等比缩减,在MATLAB中采用全局优化算法计算得到辅助力矩,最后分析辅助力矩对下肢关键肌群的影响规律。结果辅助力矩随膝关节合力减少的程度而增加,并且不同步速下辅助力矩的平均相关系数为0.87,最高相关系数为0.96。施加辅助力矩后,腘绳肌、股四头肌、腓肠肌的肌力分别在支撑相初期、支撑相中期、支撑相末期和预摆期减少的平均比例最大,并且在慢速步速下上述三个肌群肌力减少的平均比例最大,其值分别为31%、26%和23%。结论膝关节辅助力矩主要通过减弱下肢关键肌群的肌力来减少膝关节合力。本研究的结果提示不同步速下对膝关节施加特定幅度和变化趋势的辅助力矩,能够达到防止膝关节过载损伤等目的,可为主动机械外骨骼等辅助设备的驱动策略提供数据参考。

关键词：步行膝关节合力肌力辅助力矩外骨骼

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医用生物力学 2024年第S1期 327-327页

作者：茹康孙晋鲁张玲赵龙王昱霖骞爱荣西北工业大学生命学院空间生物科学与生物技术重点实验室西安市特种医学与健康工程重点实验室特种医学与健康系统工程研究中心NPU-UAB骨代谢联合实验室

目的以“迁移相关的长链非编码RNA-PMIF(Long non-coding RNA postulated migration inhibitory factor,Lnc-PMIF)为切入点,研究lnc PMIF在模拟失重条件抑制成骨前体细胞迁移与骨形成中的作用及机制。方法在细胞水平上采用随机回转(ra...

目的以“迁移相关的长链非编码RNA-PMIF(Long non-coding RNA postulated migration inhibitory factor,Lnc-PMIF)为切入点,研究lnc PMIF在模拟失重条件抑制成骨前体细胞迁移与骨形成中的作用及机制。方法在细胞水平上采用随机回转(random positioning machine,RPM)模拟失重条件,以LncPMIF高低表达的MC3T3-E1成骨细胞系为研究对象,测定细胞迁移能力及相关基因表达水平。在动物水平以C57BL/6小鼠为研究对象,采用后肢去负荷(Hindlimb Unloading,HLU)方法建立力学去负荷的小鼠模型,并通过靶向递送LncPMIF-si RNA,研究其对失重诱导的小鼠骨质流失的治疗效果。结果 (1)模拟失重条件下,LncPMIF的表达与成骨前体细胞迁移和骨形成负相关;(2) LncPMIF通过调控人抗原R(Human antigen R,HuR)蛋白影响成骨前体细胞迁移参与失重性骨质流失;(3)沉默lnc PMIF表达可通过促进成骨前体细胞迁移抵抗失重性骨质流失。结论LncPMIF对模拟失重条件敏感,模拟失重条件下,LncPMIF通过影响Hu R的表达进而抑制成骨前体细胞迁移;递送Lnc-PMIF-siRNA可改善模拟失重引起的成骨前体细胞迁移抑制和失重性骨质流失。

关键词：