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如何在地球表面模拟空间微重力环境或效应:从空间细胞生长对微重力响应谈起 被引量:10
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作者 龙勉 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第20期2004-2015,共12页
当前,人们对空间微重力环境影响生命、化学、物理等过程的认识仍较为粗浅,在地球表面是否可以且如何模拟空间微重力环境或效应尚不清楚.本文拟从空间细胞生长对微重力响应这一基本问题入手,从力学/物理基本原理出发,讨论什么是重力变化... 当前,人们对空间微重力环境影响生命、化学、物理等过程的认识仍较为粗浅,在地球表面是否可以且如何模拟空间微重力环境或效应尚不清楚.本文拟从空间细胞生长对微重力响应这一基本问题入手,从力学/物理基本原理出发,讨论什么是重力变化、如何模拟微重力环境或效应、怎样模拟微重力环境所致的生物学响应等问题,以期澄清空间生命科学与空间生物技术、乃至空间生理学与医学研究中的相关基本概念,为地基相关研究提供科学参考. 展开更多
关键词 微重力效应 地基模拟 细胞生长 生物学响应
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分子动力学模拟与分子生物力学 被引量:6
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作者 吕守芹 龙勉 《生物物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期6-14,共9页
生物大分子的微观结构动力学决定其生物学功能,其力学-化学耦合规律是分子生物力学的重点关注方向。分子动力学模拟是耦合生物大分子力学-化学性质微观结构动力学基础的有效手段,其结果可用于预测结构-功能关系、指导实验设计和诠释实... 生物大分子的微观结构动力学决定其生物学功能,其力学-化学耦合规律是分子生物力学的重点关注方向。分子动力学模拟是耦合生物大分子力学-化学性质微观结构动力学基础的有效手段,其结果可用于预测结构-功能关系、指导实验设计和诠释实验结果。本文简要介绍了分子动力学模拟的方法学特点、基本工作原理及其在分子生物力学中的应用,并展望了未来可能的发展方向和应用前景。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 分子生物力学 微观结构动力学 结构-功能关系
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β2整合素介导的人中性粒细胞在ICAM-1裱衬表面的铺展动力学 被引量:4
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作者 展冬颖 章燕 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2011年第3期205-210,共6页
目的研究由表达于人中性粒细胞表面的β2整合素与胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)裱衬表面相互作用介导人中性粒细胞铺展的动力学过程。方法以裱衬2%人血清白蛋白(human serumalbumin,HSA)和空白的底板为对照... 目的研究由表达于人中性粒细胞表面的β2整合素与胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)裱衬表面相互作用介导人中性粒细胞铺展的动力学过程。方法以裱衬2%人血清白蛋白(human serumalbumin,HSA)和空白的底板为对照,分别考察裱衬了10、20和100μg/mL ICAM-1的底板上人中性粒细胞铺展比例随时间的变化规律。通过流式细胞仪检测人中性粒细胞β2整合素的表达量,以及采用抗体阻断β2整合素的CD11a或CD11b亚基,观察其在100μg/mL ICAM-1裱衬表面细胞铺展比例随时间的改变情况。结果中性粒细胞在裱衬2%HSA的表面不铺展,在裱衬ICAM-1表面的铺展动力学依赖于ICAM-1浓度,并与β2整合素表达量相关;抗CD11b抗体阻断后,中性粒细胞在裱衬ICAM-1表面的铺展明显减少。结论人中性粒细胞在ICAM-1表面的铺展是由β2整合素与其配体ICAM-1特异性相互作用介导的,并且CD11b亚基对铺展过程起主要调控作用。 展开更多
关键词 中性粒细胞 Β2整合素 胞间黏附分子-1 细胞铺展 底板 动力学 生物力学
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CD44-配体相互作用的生物力学与功能调控 被引量:3
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作者 李林达 丁奇寒 +3 位作者 陈深宝 吕守芹 龙勉 郭兴明 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期539-553,I0004,共16页
作为一种广谱表达的细胞粘附分子,Ⅰ型跨膜糖蛋白CD44(cluster of differentiation 44)参与细胞增殖、分化、迁移,血管生成等生物学过程,对于介导细胞信号转导,调节组织稳态等功能具有关键作用.特别地,CD44-选择素、CD44-透明质酸相互... 作为一种广谱表达的细胞粘附分子,Ⅰ型跨膜糖蛋白CD44(cluster of differentiation 44)参与细胞增殖、分化、迁移,血管生成等生物学过程,对于介导细胞信号转导,调节组织稳态等功能具有关键作用.特别地,CD44-选择素、CD44-透明质酸相互作用介导的细胞粘附动力学在经典炎症反应、肿瘤转移或组织特异的肝脏免疫中具有重要作用.该综述分别从细胞层次粘附动力学、二维与三维条件下的分子层次反应动力学、原子层次微观结构以及胞内信号转导通路等方面综述了CD44-选择素、CD44-透明质酸相互作用的研究进展及尚待回答的生物力学问题.力学、物理因素对生命活动的不可或缺性逐渐被研究者们接受,力学医学、力学免疫学、力学组学等新概念相继提出.生理、病理条件下,CD44-配体相互作用介导的细胞粘附必将受到血流剪切、基底硬度等力学、物理微环境的调控,但是其调控机制还远不清楚.基于此,本文就CD44-配体相互作用相关的未来研究方向做出展望,主要包括:力学、物理因素如何调控CD44-配体相互作用介导的细胞粘附动力学及其内在机制;CD44-配体相互作用反应动力学的力学调控规律及结构基础是什么;以及力学作用下CD44-配体相互作用原子层次的微观结构如何发生动态演化.本文可为深入理解CD44-配体相互作用的生物学功能及其结构功能关系提供线索. 展开更多
关键词 CD44 选择素 透明质酸 细胞粘附 力学调控 炎症反应
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真核细胞运动接触抑制行为的力学-化学耦合模拟
5
作者 陈亚君 周吕文 +2 位作者 冯世亮 吕守芹 龙勉 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2022年第12期141-151,共11页
某些真核细胞可通过运动的接触抑制特性显著调控细胞散布、群体细胞迁移及癌细胞转移等生理、病理进程.本文基于“多层次”信号级联转导调控细胞定向迁移,考察细胞间接触调控细胞骨架重组的动力学过程,由此构建模拟运动细胞接触抑制行... 某些真核细胞可通过运动的接触抑制特性显著调控细胞散布、群体细胞迁移及癌细胞转移等生理、病理进程.本文基于“多层次”信号级联转导调控细胞定向迁移,考察细胞间接触调控细胞骨架重组的动力学过程,由此构建模拟运动细胞接触抑制行为的力学-化学耦合模型.细胞考虑为包含网格状微丝骨架的圆环结构,细胞接触引起微丝骨架全局应变及局部黏附共同调控Rho GTPase家族成员Rac及RhoA活性.整体数学模型由非线性反应-扩散方程组及平衡微分方程构成,对其采取自行发展LBM-D1Q3法数值求解.数值模拟通过改变FilGAP-FLNa与N-cadherin通路对细胞接触的反馈强度,重现了双细胞接触抑制实验观测现象.模拟表明,FilGAP对Rac发挥适当抑制作用有利于细胞维持理想极性,从而在N-cadherin调控下反转极性,展现出接触抑制行为;缺乏FilGAP抑制会使得细胞高度极化,此时N-cadherin调控作用不足以反转细胞已有极性,产生接触后绕行通过行为;缺乏N-cadherin调控作用会使得细胞在接触后无法反转极性,最终呈现静态黏附行为.上述模拟结果对认识细胞接触抑制信号对细胞迁移行为的影响提供了理论基础. 展开更多
关键词 细胞骨架重组 力敏感信号通路 格子玻尔兹曼法
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IL-8刺激L-选择素水解断裂对细胞膜拓扑结构和刚度的影响 被引量:1
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作者 贾潇凌 王世骐 +1 位作者 陈娟 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第5期379-383,389,共6页
目的研究IL-8刺激所致的L-选择素水解断裂是否会引起细胞膜结构和刚度的变化,进而影响L-选择素-配体的反应动力学。方法分别用IL-8、TAPI-0+IL-8和TAPI-0处理本构表达L-选择素的Jurkat细胞,用以构建L-选择素水解断裂、阻断水解断裂和阻... 目的研究IL-8刺激所致的L-选择素水解断裂是否会引起细胞膜结构和刚度的变化,进而影响L-选择素-配体的反应动力学。方法分别用IL-8、TAPI-0+IL-8和TAPI-0处理本构表达L-选择素的Jurkat细胞,用以构建L-选择素水解断裂、阻断水解断裂和阻断剂对照的细胞-分子模型。采用扫描电镜观察其表面拓扑结构,采用微管吸吮方法测量其刚度。结果与正常组相比,水解断裂组和阻断水解断裂组细胞微绒毛减少、表面趋于光滑,而阻断剂对照组则无明显变化;无论是水解断裂组,阻断水解断裂组还是阻断剂对照组,细胞膜刚度与正常组相比均无显著性差异。结论IL-8刺激所致L-选择素水解断裂会引发细胞膜拓扑结构的变化,进而影响L-选择素-配体反应动力学的变化;而细胞膜刚度未见明显变化,表明载体刚度不是水解断裂引发L-选择素-配体反应动力学变化的因素。 展开更多
关键词 白细胞介素-8(IL-8) L-选择素水解断裂 拓扑结构 刚度 动力学
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P-选择素Lectin结构域变构的模拟预测
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作者 吕守芹 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2010年第S1期56-57,共2页
粘附分子选择素(selectin)家族成员与其配体间相互作用介导的细胞粘附在炎症级联反应、肿瘤转移和淋巴细胞归巢等病理、生理过程中起重要作用(Bevilacqua and Nelson,1993)。
关键词 结构域 粘附分子选择素 变构 配体间相互作用 调控作用 构象 肿瘤转移 分子动力学模拟 淋巴细胞归巢 家族成员
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沉痛悼念陶祖莱先生
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作者 龙勉 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期343-344,共2页
陶祖莱先生不幸于2021年5月14日与世长辞,深感悲痛。回忆起与陶先生1980年代后期在重庆大学初识,到2000年入职中科院力学所后在陶先生指导下工作20多年,转瞬之间三十年有余。此时与陶先生天人相隔,竟不敢相信是真的。陶祖莱先生是我国... 陶祖莱先生不幸于2021年5月14日与世长辞,深感悲痛。回忆起与陶先生1980年代后期在重庆大学初识,到2000年入职中科院力学所后在陶先生指导下工作20多年,转瞬之间三十年有余。此时与陶先生天人相隔,竟不敢相信是真的。陶祖莱先生是我国生物力学领域的开创者与奠基人之一。陶先生1977年开始从事生物力学和生物医学工程研究;1977~1980年代中期主要研究大血管流动、血液流变特性等;1984~1985年应邀赴美国加州大学圣迭戈分校冯元桢先生实验室工作,主要研究肺力学;1986年以来重点研究应力-生长关系、空间细胞/组织培养和组织工程化构建。 展开更多
关键词 生物医学工程 生物力学 陶先生 转瞬之间 陶祖莱 圣迭戈 组织培养 肺力学
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支承弹簧对输液曲管固有频率和极限流速的影响
9
作者 张敦福 康英永 牛海燕 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期884-889,共6页
基于Hamilton变分原理,导出具有弹性支撑的1/4圆形输液曲管的变分—积分方程。采用多个函数组合的方法,选取满足边界条件的试函数,利用Galerkin直接法求出系统的固有频率和极限流速的近似解析公式。数值结果表明,弹簧对固有频率和极限... 基于Hamilton变分原理,导出具有弹性支撑的1/4圆形输液曲管的变分—积分方程。采用多个函数组合的方法,选取满足边界条件的试函数,利用Galerkin直接法求出系统的固有频率和极限流速的近似解析公式。数值结果表明,弹簧对固有频率和极限流速都有显著影响。根据数值结果,用最小二乘法给出固有频率和极限流速与弹簧刚度的关系公式。 展开更多
关键词 支承弹簧 输液曲管 Galerkin直接法 固有频率 极限流速
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悬浮态上皮细胞粘附的力学-化学耦合模型及数值模拟 被引量:4
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作者 冯世亮 周吕文 +1 位作者 吕守芹 龙勉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期854-863,共10页
上皮细胞通过局部募集上皮性钙粘附蛋白(E-cadherin)建立胞间粘着连接,实验证实该过程受到肌球蛋白皮层张力的调控.为了从系统层面阐明粘着连接形成动力学过程,本文考察皮层张力调控肌动蛋白(F-actin)解聚从而参与E-cadherin级联转导,... 上皮细胞通过局部募集上皮性钙粘附蛋白(E-cadherin)建立胞间粘着连接,实验证实该过程受到肌球蛋白皮层张力的调控.为了从系统层面阐明粘着连接形成动力学过程,本文考察皮层张力调控肌动蛋白(F-actin)解聚从而参与E-cadherin级联转导,同时以马达-离合器机制模拟两细胞相互作用,据此构建可反映悬浮态细胞粘附的力学-化学耦合数学模型;对整体包含随机点源的非线性反应-扩散方程组与平衡微分方程耦合系统采取了自行发展的格子Boltzmann-粒子法与蒙特-卡洛法数值求解.数值模拟表明,由收缩性肌球蛋白(myosin-II)拉动胞间E-cadherin成键可提升皮层张力,进而降低F-actin解聚速率﹑锚定更多的E-cadherin;所构成的力学反馈回路展现出时空效应,可帮助E-cadherin在接触区建立初始极性;E-cadherin形成顺式二聚体则将初始极性放大,导致接触区E-cadherin展现起始、快速增长及慢速增长的积聚动力学特征.皮层呈松散结构时刚度较小,可通过延长胞间E-cadherin成键寿命提升张力,而接触区弧度适中时(≈1.2 rad)E-cadherin峰值最高;两者可分别作为启动力学反馈回路及调控粘着连接成熟度的有效手段. 展开更多
关键词 粘着连接 数学模型 格子玻尔兹曼
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β_2整合素-配体相互作用的生物力学
11
作者 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期3-4,共2页
蛋白质间相互作用及其力学化学耦合规律在炎症反应、肿瘤转移等过程中起着重要的作用<sup>[</sup>1]。β<sub>2</sub>-整合素作为细胞粘附分子(CAM)家族的一类重要分子,其成员LFA-1和Mac-1与胞间粘附分子(IC... 蛋白质间相互作用及其力学化学耦合规律在炎症反应、肿瘤转移等过程中起着重要的作用<sup>[</sup>1]。β<sub>2</sub>-整合素作为细胞粘附分子(CAM)家族的一类重要分子,其成员LFA-1和Mac-1与胞间粘附分子(ICAM-1)配体的相互作用可导致血流剪切作用下内皮细胞-白细胞-肿瘤细胞间的聚集和/或粘附,进而促进炎症反应和肿瘤转移等病理生理过程的发生、发展。LFA-1-ICAM-1结合导致白细胞在血管内皮上慢速滚动、稳定粘附、爬行,而Mac-1-ICAM-1结合却主要诱导白细胞爬行。同时,β<sub>2</sub>-整合素-ICAM-1相互作用在调控白细胞-肿瘤细胞聚集动力学中也起到重要作用,不仅可诱导白细胞自身、而且还可促使白细胞-肿瘤细胞间在血流中的聚集、趋边。 展开更多
关键词 胞间粘附分子 生物力学 肿瘤转移 整合素 炎症反应 病理生理 内皮细胞 剪切作用 内皮层 中起
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第七届世界生物力学大会简介暨分子-细胞生物力学研究前沿
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作者 毛德斌 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期489-490,共2页
1 会议概况第七届世界生物力学大会(7th World Congress of Biomechanics)于2014年7月6日~11日在美国波士顿召开.大会盛况空前,来自58个国家超过4 200名科研人员参加了本次会议.大会共收到超过5 100篇投稿论文,由超过500位审稿人进... 1 会议概况第七届世界生物力学大会(7th World Congress of Biomechanics)于2014年7月6日~11日在美国波士顿召开.大会盛况空前,来自58个国家超过4 200名科研人员参加了本次会议.大会共收到超过5 100篇投稿论文,由超过500位审稿人进行评阅,最终接收论文4 289篇.在5天半会期中,安排了16个大会报告,组织了440场分会报告,共以口头报告方式交流论文2 111篇,与此同时,以墙报展出形式交流论文2 178篇.此外,本届大会还设有9个专题研讨会及14个学生讲演竞赛单元.大会共得到超过50个参展商的大力支持. 展开更多
关键词 生物力学 力学研究 细胞生物 世界 分子 会议概况 专题研讨会 科研人员
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加载历史对低刚度下P-选择素-PSGL-1键寿命的影响
13
作者 章燕 孙淦云 +2 位作者 吕守芹 李宁 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期26-27,共2页
关键词 加载历史 选择素 低刚度 寿命 加载率 配体分子 蛋白质间相互作用 受体 调控因素 炎症反应
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整合素-ICAM-1相互作用的二维反应动力学研究
14
作者 付长亮 佟春芳 +2 位作者 王曼柳 高宇欣 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期145-146,共2页
关键词 整合素 相互作用 反应动力学参数 黑色素瘤细胞 肿瘤转移 人中性粒细胞 二维 动力学研究 配体 共同表达
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牵拉力对共培养的表皮干细胞及成纤维细胞迁移行为的影响
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作者 吕东媛 霍波 +3 位作者 高宇欣 孙树津 陈娟 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期63-64,共2页
关键词 表皮干细胞 真皮成纤维细胞 共培养 迁移行为 创面愈合 力学刺激 相互作用 细胞组成 培养条件 调控机制
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微重力细胞生物学实验地面模拟技术研究
16
作者 孙树津 宫元卫 +4 位作者 高宇欣 霍波 章燕 陈娟 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期116-117,共2页
关键词 模拟微重力 地面模拟 生物学实验 贴壁依赖性细胞 旋转培养 细胞培养 空间实验 培养液 重力变化 实验条件
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关于国家自然科学基金生物力学学科优先资助领域的思考 被引量:1
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作者 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期5-5,共1页
关键词 优先资助领域 生物力学研究 力学学科 国家自然科学基金委员会 生物材料力学 思考 学科发展动态 基础研究 国际 流动人员
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可溶性L-选择素竞争性调控膜L-选择素与其配体PSGL-1反应动力学
18
作者 郭瑞 彭爽 +1 位作者 贾潇凌 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期26-26,共1页
关键词 选择素 反应动力学特征 竞争性 可溶性 配体 水解断裂 调控 细胞因子 白细胞 浓度比
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利用力致分子动力学模拟方法构建剪切流场
19
作者 康英永 吕守芹 +1 位作者 霍波 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期45-45,共1页
关键词 剪切流场 分子动力学模拟 模拟方法 速度梯度 分子动力学方法 速度场 水分子 研究组 方法建立 伊利诺斯州
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成骨细胞铺展形状和面积对其凋亡的影响
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作者 刘琴丽 孙树津 +1 位作者 霍波 龙勉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2009年第S1期87-87,共1页
关键词 成骨细胞 细胞铺展 内皮细胞凋亡 凋亡率 破骨细胞 铺展面积 形状 协同调控 骨小梁 模式化
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