摘要：软骨细胞转导机械力信号的力转导过程在关节软骨生长、发育和骨性关节炎(OA)过程中发挥着重要作用。在关节软骨中,细胞外基质代谢活动调控着软骨细胞的基质力学微环境。因此,理解软骨细胞感受基质力学微环境的力转导机制能够通过精准靶向机械力感受器有效建立OA治疗策略。近十几年,大量研究证实力敏感离子通道TRPV4和PIEZOs在关节软骨细胞中大量表达,而且介导机械力相关的软骨重塑和损伤响应。本文综述了软骨细胞感受基质力学微环境过程中TRPV4和PIEZOs介导的力感受和力响应方面的相关研究,同时也介绍了TRPV4和PIEZOs介导炎症信号调控骨性关节炎方面的进展。本文为理解关节软骨发病机制和寻求可能药物靶点,以及设计细胞诱导性生物材料提供了新思路。

摘要：文中介绍了为建立目标和背景的激光反射特性数学模型而研制的用于脉宽几十纳秒的数据采集系统的设计和工作方式。针对测量窄脉冲信号幅值及实现不间断连续采集过程的使用目的 ,将窄脉冲回波信号的峰值展宽成 10 0 μs的方波 ,以系统设置的发射基准信号或回波信号自身作为采集的同步控制信号 ,并将基准信号展宽为 5～ 50 μs的方波 ,以其上升沿触发采集 ,实现发射与采集同步 ,提高了采集存储的有效性 ;而且 ,在作用距离范围内 ,不管目标或背景位于多远处 ,都能保证于脉宽峰值处采集 ,保证了采集精度。

摘要：【目的】基质力学微环境异常是导致骨性关节炎(osteoarthritis,OA)的关键因素之一。然而,软骨细胞在基质力学微环境发生变化过程中的炎症响应目前尚不清楚。【方法】利用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)模拟正常和OA软骨细胞周基质(pericellular matrix,PCM)硬度,制备不同硬度的细胞培养基底,定量分析基底硬度和炎症因子白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)协同作用对软骨细胞形态、炎症介质和基质重塑蛋白表达的影响。首先,定量分析了不同基底硬度和IL-1β对软骨细胞前列腺素E2(prostaglandin,PGE2)和一氧化氮(NO)分泌水平的影响;其次,采用免疫荧光技术分析了IL-1β对不同硬度基底上软骨细胞铺展面积和核面积的影响;最后,采用Western blot分析了不同硬度基底上软骨细胞Ⅱ型胶原(typeⅡcollagen,COLⅡ)和基质金属蛋白酶13(matrix metalloproteinase-13,MMP13)蛋白水平的表达。【结果】实验结果表明,基底硬度介导软骨细胞对炎症信号IL-1β的响应。软基底显著增强PGE2和NO释放量(P<0.0001)及MMP-13的蛋白表达水平(P<0.05),而IL-1β能进一步增强这一调控作用;硬基底能显著促进软骨细胞铺展面积、核面积(P<0.0001)和Ⅱ型胶原蛋白表达水平(P<0.01),IL-1β加入后同样能进一步增强这种调控作用。【结论】有助于揭示软骨细胞感受基质力学微环境的力学生物学调控机制,同时也为优化细胞诱导性生物材料的设计提供了参考。

摘要：为研究细胞在三维生长状态下的牵张力,采用微机电系统(MEMS)加工技术,以玻璃为微加工基底,采用气相淀积的方法制备聚一氯对二甲苯(Parylene-C)薄膜,通过光刻与刻蚀工艺将Parylene-C薄膜图形化,进而制备了用于细胞牵引力测量的微板。针对Parylene-C刻蚀工艺的刻蚀速率精度低与刻蚀均匀性差,难以实现直接在3μm厚的Parylene图形上精确刻蚀2.9μm深、余厚100 nm的凹槽问题,通过方案的优化设计,改良工艺步骤,将一次积淀、二次刻蚀的工艺流程优化为两次积淀、两次刻蚀,通过第二次直接积淀100 nm厚Parylene C薄膜与刻蚀凹槽外区域形成相应厚度凹槽的方法,精确高效地使Parylene-C薄膜图形化,最终得到了厚度3μm、边长50μm、间距5μm的成对Parylene-C方形微板,方形微板之间为厚度100 nm的Parylene-C连接。微板制作完成后,玻璃基片表面经酰氧乙基磷酸胆碱聚合物涂层进行处理。将成纤维细胞接种在加工成型的Parylene-C微板上。结果表明,Parylene-C微板具有很好的生物相容性,单个成纤维细胞在微板上生长良好。方形微板之间连接具有很好的柔性和可变形性,用微针轻轻触动微板,能很容易实现微板的折叠。该微板可为测量细胞在三维状态下的牵张力提供新的方法。