研究揭示软物质和生命物质应力松弛中转变行为的特征规律及其与多尺度结构的关联 |
来源:力学所 2023-08-25 11:29
软物质和生命物质力学是新兴的力学前沿交叉领域之一。生命体不同层级力学表征及其力学调控规律的研究是揭示生命活动奥秘的前沿基础以及发展现代生物医学工程、服务人类健康的需要。细胞、组织等生命物质的力学性质颇软物质和生命物质力学是新兴的力学前沿交叉领域之一。生命体不同层级力学表征及其力学调控规律的研究是揭示生命活动奥秘的前沿基础以及发展现代生物医学工程、服务人类健康的需要。细胞、组织等生命物质的力学性质颇为复杂,兼具流体黏性和固体弹性,在不同的空间和时间尺度上表现出不同的力学行为,对定量的实验表征和本构模型的建立带来挑战。而水凝胶等软物质材料的材料属性与细胞、组织等生命物质相似并相对可控,同时作为细胞外基质,水凝胶等软物质材料的力学性质对调控细胞和组织的生物学功能至关重要。因此,关于水凝胶等极软材料的定量力学表征技术及其力学响应规律的研究,是探究生命物质力学特性的重要基础。
中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室利用原子力显微镜技术发现,琼脂糖水凝胶的应力松弛在微米尺度上具有从短时间段多孔弹性指数松弛到长时间段黏弹性幂律松弛的转折特征(图1)。研究通过系统改变水凝胶的种类、浓度和力学测量的特征参数,发现并提出以多孔弹性为主导的水凝胶,应力松弛的转折时间由接触的特征尺度和网络内溶剂的扩散系数决定;而以黏弹性为主导的水凝胶,应力转折时间与无序网络的最小弛豫时间密切相关,与系统的特征尺度无关。该团队将上述成果与细胞和组织的应力松弛作对比,得到软物质与生命物质应力松弛的统一性表述,这为探究一系列生命物质的力学特性与生理病理的关联提供了实验框架与理论模型。
上述成果验证了该团队建立的单细胞尺度的力-构耦合的力学模型。相关实验技术已应用于生物相分离液滴的界面力学特性及细胞与胞外基质力学相互作用等跨学科交叉合作研究。
相关研究成果以Crossover behavior in stress relaxations of poroelastic and viscoelastic dominant hydrogels为题,发表在《软物质》(Soft Matter)上。研究工作得到国家重点研发计划和国家的支持。
图1. 基于原子力显微镜技术的测量表明,多孔弹性与黏弹性两种不同的机制决定了水凝胶应力松弛中的转变现象,有助于理解细胞和组织的类似的力学行为。
版权声明 本网站所有注明“来源:100医药网”或“来源:bioon”的文字、图片和音视频资料,版权均属于100医药网网站所有。非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任。取得书面授权转载时,须注明“来源:100医药网”。其它来源的文章系转载文章,本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。 87%用户都在用100医药网APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载-> 医药网新闻- 相关报道
-
- Science:新研究揭示大脑中允许可卡因和吗啡接管自然奖赏处理系统的机制 (2024-04-29)
- Cell:夏时雨等开发合成蛋白回路,可编程控制细胞凋亡和焦亡 (2024-04-29)
- AI in Prec Oncol:科学家有望利用机器学习技术识别出能因免疫疗法治疗获益的非小细胞肺癌患者 (2024-04-29)
- Nature子刊:新研究发现表达嵌合抗原受体的MSC细胞有望治疗一系列自身免疫性疾病 (2024-04-28)
- Nature:科学家揭示人类大脑前脑发育的奥秘 (2024-04-28)
- 亚马逊发表Nature Medicine论文,用大语言模型减少线上药店用药错误 (2024-04-28)
- Nature:新研究发现小RNA结合蛋白La可提高先导编辑效率 (2024-04-28)
- Nature:中外科学家构建出迄今为止最全面的人类衰老骨骼肌的单细胞图谱 (2024-04-28)
- Nat Immunol:利用机体B细胞通过靶向作用线粒体代谢来抵御人类癌症或自身免疫性疾病 (2024-04-28)
- Cell子刊:这个人体中的天然基因突变,能够预防脂肪肝和肥胖 (2024-04-28)
- 视频新闻
-
- 图片新闻
-
医药网免责声明:
- 本公司对医药网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性;您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。本公司,有权但无此义务,改善或更正所刊登信息任何部分之错误或疏失。
- 凡本网注明"来源:XXX(非医药网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本网转载其他媒体之稿件,意在为公众提供免费服务。如稿件版权单位或个人不想在本网发布,可与本网联系,本网视情况可立即将其撤除。联系QQ:896150040