立足交叉学科特色 推进研究生国际化培养——以重庆大学生物医学工程类研究生为例

生物医学工程作为一个全球性的特色产业,研究生是该产业技术创新实践活动中的主要执行者。提高研究生教育质量,国际化培养是一项重要策略。结合生物医学工程交叉学科的特点及优势,重庆大学通过多种途径加强国际合作与交流,为研究生创造国际化培养环境,让研究生更好地吸收国外先进技术,掌握国际前沿与进展。它最终目标是培养一批高素质的跨学科复合型人才,增强我国生物医学工程产业在国际上的竞争力,促进该产业可持续发展。

111“计划”创新引智基地 重庆大学生物力学与组织修复工程学科创新引智基地

重庆大学生物力学及组织修复工程学科始建于20世纪70年代,于1979年成立国内第一个生物力学研究室。在我国生物力学奠基人、中国科学院外籍院士冯元桢教授的精心指导下,历经吴云鹏校长、彭承琳等教授开拓发展,1981年获批全国第一个“生物力学”硕士点,1984年获生物力学领域迄今唯一国家自然科学奖,1986年被批准建立全国第一批“生物力学”博士点,1988年“生物力学”成为重庆大学第一个国家重点学科,1998年生物医学工程成为国家一级学科博士点。

前行在皮肤组织工程学——钟正明教授与重庆大学的合作

2007年．我入读重庆大学的硕士研究生。经导师杨力教授推荐，进入国内皮肤及毛囊生物学研究领域的领军小组——第三军医大学细胞生物学杨恬教授和连小华教授课题组，学习毛囊生物学。我从小就对毛发充满着浓厚的兴趣，在研究生期间学习毛囊生物学知识的过程中，让我极具震惊的是在2008年读到一篇发表于Nature关于毛囊再生的文章，

重庆大学“生物力学与组织修复”相关国家自然科学基金重点项目力生长因子（MGF）调控骨和韧带组织修复的力生物学基础研究

2015年3月11日，国家自然科学基金委组织有关专家对项目进行了验收与评价，认为研究取得了如下不错成果：1．针对骨与韧带组织修复中存在应力刺激不足这一严重问题，该项目根据力化学机制设想，提出将MGF作为应力刺激不足的组织细胞的刺激信号，使得相应的细胞感受到的是“力学过载”信息，从而表达组织修复所需要的细胞外基质。实现应力刺激不足的缺损组织修复。

大学新生不同BMI等级心脏储备能力的比较——以重庆大学为例

以641名普通大学新生(男生350名,女生291名)为实验对象,按照中国肥胖问题工作组对中国成人体重指数(BMI)分类标准进行分组,通过对D/S比值和心率的对照研究。结果表明,在静息状态下,体重正常组学生与其他组学生的D/S比值和心率均存在显著差异。结论:BMI值与D/S比值和心率之间有密切关系,BMI正常的学生比BMI偏高或偏低的学生具有更高水平的心脏储备。

基于工程需求的多维度知识融通研究生教学模式探究——以生物力学与医学工程课程为例

新工科建设要求必须改革现有的工程教育人才培养模式,使未来的工程人才能够具备多知识融通和解决工程需求的能力,以推进我国高等工程教育改革。以培养研究生综合能力及解决工程需求为驱动力,在研究生工程课程教学中构建多维度知识融通教学模式及知识交叉的拓扑结构关系,打通跨学科课程的知识屏障,提升学生运用综合知识解决复杂问题的能力与工程实践思维能力。结合生物力学与医学工程课程为具体案例,阐述所构建的新教学模式的具体应用,可作为一类教学模型应用于其他交叉学科专业课程,为研究生教学提供新思路。

加强产学研合作教育 培养具有创新能力的应用型生物工程人才

产学研结合教育是现代高等教育发展的必由之路,产学研合作教育有利于启迪学生的创新思维、激发学生的创新能力和增强学生工程实践能力。将理论教学、生产实践和科学研究有机地结合起来,走产学研合作教育之路,是培养具有创新能力的应用型生物工程专业人才的有效途径。

血管生物力学与力学生物学研究进展

血管生物力学主要探讨血管细胞如何感知力学刺激、力学如何影响疾病发生发展以及开发多种数理模型来分析力学因素对疾病的作用。近年来,血管生物力学领域的研究蓬勃发展,各科研团队从不同方向解析血管的力学生物学过程,以期深入了解血管生物力学因素影响各种血管疾病进程的调控机制,为心脑血管疾病的防治提供基于力学生物学的理论基础。本文基于国内外专家团队并结合本团队研究工作,对血管力学生物学领域近期的研究热点和新兴趋势进行总结探讨,为把握血管力学生物学领域热点和探索新的研究方向提供系统框架。

生物工程专业组织与细胞培养课程教学改革初探

组织及细胞培养课程是一门生物工程专业本科生的专业选修课,该课程内容覆盖面广,信息量大,理论联系实际,应用性很强。通过对该课程的教学内容及教学方法进行改革和探索,提高了教学质量。

衰老血管平滑肌细胞通过力学生物学负调控内皮细胞功能

目的本研究基于血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMCs)衰老早于内皮细胞(endo thelial cells,ECs),旨在探究衰老VSMCs对ECs的调控,以深入了解二者之间的互作对相关疾病的贡献。方法免疫印迹检测衰老与年轻血管VSMCs表型标志物表达;体外梯度硬度增加培养板培养ECs后免疫印迹检测功能与表型标志物表达。此外,衰老VSMCs经Flexcell-4000T 10%幅度、1 Hz加载12 h后收取上清,超高速离心获取外泌体并进行力学响应micro RNA(mi RNA)测序与生物信息学分析,筛选出的mi RNAs模拟物处理ECs并进行靶基因预测与免疫印迹验证。结果衰老血管高表达合成型标志物,低表达收缩型标志物;硬度增加导致ECs功能失调、高表达间充质标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)、波形蛋白(Vimentin);筛选出的上下调力学响应mi RNA:mi R-107-3p、mi R-743b-5p的靶基因预测与验证表明二者可分别靶向程序性细胞死亡分子10(programmed cell death 10,PDCD10)、α-SMA。结论衰老VSMCs可通过力学响应mi RNA和硬度增加的力学生物学方式负调控内皮细胞功能、增加衰老血管疾病易感风险。

血管内皮细胞吞噬不同电荷纳米颗粒的力学生物学研究

目的纳米颗粒(NPs)具有良好的生物分布、稳定性和持续释放动力学,已被广泛应用于生物医学系统。通过静脉给药的NPs会被血管最内层的内皮细胞吞噬。然而,NPs的电荷如何影响血管内皮细胞吞噬仍不清楚。因此,本研究旨在探讨血管内皮细胞对不同电荷NPs的吞噬情况。方法氨基和羧基修饰的聚苯乙烯NPs分别作为正电荷NPs(p NPs)和负电荷NPs(n NPs),人脐静脉内皮细胞(HUVEC)作为吞噬细胞,在低剪切应力条件(LSS)和层流切应力条件(NSS)下吞噬NPs3 h,利用激光共聚焦显微镜和流式细胞仪对吞噬后细胞内的荧光强度进行对比。利用Apo E-/-小鼠模型和小鼠部分颈动脉结扎模型,体内模拟振荡剪切应力(OSS),以研究不同剪切应力对HUVEC吞噬不同电荷纳米颗粒的影响。利用不同化学抑制剂抑制吞噬过程,以研究HUVEC吞噬两种纳米颗粒的路径。结果体内外模型证明,LSS和OSS条件下,与p NPs相比,HUVEC吞噬n NPs更多;吞噬后,大多数p NPs与溶酶体共定位。利用不同化学抑制剂抑制吞噬过程,发现HUVEC吞噬不同电荷纳米颗粒可能经历不同的吞噬路径。结论LSS和OSS条件下,HUVEC更容易吞噬n NPs,且HUVEC吞噬不同电荷纳米颗粒可能经历不同的吞噬路径。

斑马鱼尾静脉形成的内皮细胞行为及力学生物学机制研究

目的为适应组织器官氧气和营养的需要,血管新生后局部毛细血管被选择性地修剪,形成具有明确分级的功能化的血管网络结构,这一过程叫血管修剪。然而,关于血流动力学调控血管修剪的机制尚未阐明。方法通过共聚焦延时拍摄观察斑马鱼尾静脉(Caudal vein,CV)的形成及血管修剪过程,通过原位杂交、斑马鱼基因敲除和敲入,q PCR、WB、Ch IP等实验探索调控斑马鱼CV修剪的分子机制。结果与结论首先发现斑马鱼CV形成是伴随着血管环减少的血管修剪过程,由内皮细胞的迁移运动导致,该过程内皮细胞黏附连接(VE-cadherin)和细胞骨架(F-actin)的动态变化在形态上与血管吻合相反。进一步发现斑马鱼CV修剪过程中,直径相同的两根分叉血管血流速度低的血管将被修剪,血流速度大的血管将保留。机制上,发现klf6a在尾部静脉丛中高表达,与被修剪血管有共定位,并能响应血流动力学。敲降或敲除klf6a表明,klf6a的缺失抑制内皮细胞迁移、VE-cadherin和F-actin动态重排,导致CV修剪受阻。进一步发现tagln2是klf6a的下游直接靶基因。敲降或敲除tagln2导致CV修剪受阻,抑制内皮细胞迁移及VE-cadherin和F-actin动态重排。斑马鱼体内过表达tagln2 m RNA可有效拯救klf6a缺失导致的CV修剪受阻。综上,klf6a响应血流动力学调控下游靶基因tagln2调控斑马鱼CV修剪。

YBX1介导拥挤应力促进肝癌干性的力学生物学机制

目的肝癌干细胞(liver cancer stem cells,LCSCs)是一群具有自我更新和多向分化能力的细胞,在肝癌的发生发展中起着决定性作用。研究显示,力学载荷(基质刚度和压应力等)有利于维持肝癌干细胞的干性,然而其机制仍不完全清楚。Ybox结合蛋白1(YBX1)作为一种DNA/RNA结合蛋白,参与乳腺癌和黑色素瘤等多种类型癌症干细胞干性的调节,但有关其是否介导力学因素调控肝癌干细胞的干性尚不清楚。因此,本文旨在探讨癌细胞快速增殖导致的拥挤应力对肝癌干细胞干性的影响,明确YBX1在此过程中的作用及其调控机制。方法对肝癌细胞进行拥挤应力加载培养,并检测其干性特征的变化。同时,采用生物信息学分析、双荧光素酶报告基因、干细胞成球和小鼠移植瘤实验等检测拥挤应力对肝癌干细胞干性和致瘤性的影响及分子机制。结果拥挤应力通过诱导YBX1基因和蛋白的表达,显著促进了肝癌干细胞干性基因的表达水平,并增强了其克隆球形成能力和致瘤性。同时,拥挤应力可通过激活YAP1途径调控YBX1的基因转录,促进肝癌的干性。结论本研究揭示了拥挤应力调控肝癌干性的力学生物学机制,并为临床治疗提供了潜在靶点。

挤压应力通过组蛋白乳酸化修饰调控肝癌干细胞的恶性生物学行为

目的肝癌干细胞(Liver cancer stem cells,LCSCs)是导致恶性肿瘤侵袭、转移和耐药的关键因素之一。LCSCs调控肝癌发生发展涉及多因素的参与,其中力学因素在肝癌发生发展过程中发挥关键作用。研究显示,肿瘤细胞响应力学刺激时会发生表观遗传修饰改变,并影响基因转录和蛋白质功能,进而参与关键细胞过程。乳酸化修饰是糖酵解和乳酸水平的指标,在多种疾病中发挥重要功能。然而,关于力学因素是否通过乳酸化修饰调控LCSCs目前仍不清楚。因此,本文探讨力学应力刺激调控LCSCs的组蛋白乳酸化修饰位点及下游分子机制。方法(1)利用微流控技术构建挤压应力加载模型;(2)采用GC-MS代谢组学等方法检测挤压应力刺激对LCSCs糖酵解水平和乳酸生成的影响;(3)采用蛋白免疫印迹等方法检测挤压应力刺激对LCSCs组蛋白乳酸化修饰水平的影响;(4)采用qPCR和蛋白免疫印迹等方法检测挤压应力刺激对LCSCs恶性生物学行为的影响。结果(1)挤压应力刺激导致LCSCs糖酵解水平和乳酸生成水平显著升高;(2)挤压应力刺激导致LCSCs组蛋白H3K14和H3K56位点乳酸化修饰水平显著上升;(3)挤压应力刺激通过组蛋白乳酸化修饰促进LCSCs的增殖、迁移和耐药性。结论挤压应力通过组蛋白乳酸化修饰调控LCSCs的恶性生物学行为。

两周期交叉试验设计在高变异药物生物等效性预试验中的风险分析

本文使用一组已通过生物等效性正式试验的高变异药物研究数据,进行上百次模拟生物等效性预试验,统计主要药代动力学参数(Cmax、AUC)的几何平均值和个体内变异系数的概率,据此推测高变异药物生物等效性预试验通过的概率。结果显示,主要药代动力学参数的几何均值具有较大的随机性和不确定性,个体内变异系数受个体受试者数据影响较大。采用两周期交叉试验设计开展生物等效性预试验不能有效地指导高变异药物制剂处方工艺开发及生物等效性正式试验。

研究学术与造就人才--记重庆市生物医学工程学会理事长杨力教授

有幸受邀为恩师杨力教授撰文,内心诚惶诚恐。但想起作为杨力教授学生的几年时光,往昔的回忆便不断涌入脑海。杨力教授长期致力于生物力学与组织修复领域的科学研究工作,他用丰硕的研究成果为我们一批又一批博士研究生栩栩如生地展现了一幅生物力学对组织修复调控机理的宏伟画卷。同时,杨力教授翩翩君子、温润如玉的为人处世之道也深深地烙在学生的心中,成为我们一辈子标榜追求的目标。

一种在生物医学工程科研中有实用价值的实验设计方法——均匀设计与正交实验设计联用的实验设计方法

提出了一种在生物医学工程研究领域中有实用价值的优化实验设计方法。通过比较均匀设计与正交实验设计各自的特点,提出了将两种实验设计方法联合使用的一种新的实验设计方法,对其理论基础和使用方法及特点进行了阐述,并通过实验证明该方法的有效性。该方法具有均匀设计适用于多因素多水平和实验次数少的特点,回避了均匀设计只能用计算机分析软件才能对数据进行分析的不足,同时保留了正交实验设计应用面广,可以对实验结果进行简单直观地分析的特点,适合于生物医学工程学的科学研究。

几种组织工程支架材料生物力学性能的研究(英文)

背景：采用工程学的方法来构建人体组织及器官的替代品以及介入治疗的器械是目前生物组织工程领域的研究热点,而材料的选择是其核心。所制备的移植物,至少要能够赖受住移植过程中的各种外力而不至于破碎。故对被作为原料应用于组织工程领域的常用物质的力学性质进行评价,可以为组织工程研究中的材料选择提供依据。目的：考察9种组织工程支架材料的力学性能,为组织工程支架的设计、制作的选材提供力学依据。设计：重复测量试验。单位：重庆大学生物工程学院。材料：以聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、胶原、海藻酸钠、脱细胞猪皮、脱细胞血管、脱细胞猪皮-PLGA的复合体、脱细胞血管-聚乳酸/聚羟乙酸共聚物的复合体以及经改性的壳聚糖和明胶作为考察材料。方法：实验于2006-04/2007-03在重庆大学生物工程学院生物流变学实验室完成。制备上述9种材料试件,同时对壳聚糖和明胶进行改性。然后用INSTRON 1011拉伸实验机对其进行拉伸试验。拉伸速度为10mm/min,在应变范围（0.005-0.02）内计算试件的杨氏模量,并获得最大应变和最大应力。主要观察指标：9种材料的最大应变、最大应力及杨氏模量结果：①最大应变：脆性依次增大的顺序是：脱细胞猪皮〉脱细胞猪皮-PLGA〉脱细胞血管〉海藻酸钠〉脱细胞血管-PLGA〉胶原〉明胶（P〈0.05）;壳聚糖和PLGA的断裂伸长率比其他7种材料高出很多,分别为133%和276%,差异有显著性意义（P〈0.05）。在与PLGA复合后,脱细胞血管和脱细胞猪皮的断裂伸长率均变小,即脆性增加。②最大应力：脱细胞猪皮以及与PLGA共混后的最大应力即断裂强度均明显高于其他材料,且与PLGA共混后的脱细胞猪皮的断裂强度也略高于脱细胞猪皮。明胶、壳聚糖和脱细胞血管的断裂强度大体相当,介于7.67-9.51MPa。胶原和海藻酸钠的断裂强度最低,介于1.16-1.40MPa。同时,与PLGA共混后的脱细胞血管的断裂强度明显低于脱细胞血管,差异有显著性意义（P〈0.05）。③杨氏模量：明胶的杨氏模量及硬度最大,而且远远大于其他各种材料。脱细胞猪皮的杨氏模量及硬度最低。与PLGA共混后的脱细胞血管及脱细胞猪皮的硬度均增大,差异有显著性意义（P〈0.05）,并于PLGA相当。除明胶以外,其他各材料硬度由大到小的排列顺序依次是：脱细胞血管-PLGA、PLGA、脱细胞猪皮-PLGA、脱细胞血管、壳聚糖、海藻酸钠、胶原、脱细胞猪皮。结论：①脱细胞血管及脱细胞猪皮具有良好的力学性质。②与组织来源的材料即脱细胞血管及脱细胞猪皮相比,PLGA的韧性较好,强度较低,硬度偏高。③海藻酸钠、明胶、壳聚糖的力学性质有望通过与PLGA的复合而得到改善。

层层自组装技术在基因活化生物材料表面工程的应用

细胞/基因活化生物材料是未来生物材料发展的方向和重要特征。以高分子材料为载体的基因释放在基因治疗、再生医学和组织工程中具有广泛的应用前景。综述了层层自组装(layer-by-layer self-assembly)技术在先进生物材料表面工程中的应用,进而探讨了该技术在生物材料表面构建原位基因释放系统的潜在应用,对生物材料的研究具有重要的现实意义。