软土地区考虑桩基刚度影响的地拉梁内力与变形研究

为了满足相关的工艺和功能要求,软土地区原料场使用大跨网壳结构,原料场内部采用地拉梁连接网壳基础。沿海某料场原地拉梁设计存在问题,出现竖向挠度过大且发生剪切破坏。三维有限元模拟计算结果表明地拉梁桩基存在较大的沉降变形,原设计假定桩基为竖向不动支座不合理。改进地拉梁计算方法,把地拉梁简化为以两端多桩承台为竖向不动支座、中间桩基为弹性支座的连续梁模型,其中桩基刚度通过单桩有限元模拟求得。该改进计算方法得到的地拉梁内力和变形与实测值较接近,可以服务于工程设计。软土地区,高堆料作用下,桩基刚度与土体压缩模量成正比。随着桩基刚度的增大,地拉梁的最大剪力不变,最大弯矩和沉降位移均减小。

振动计算中桩基刚度的实用计算方法

本文介绍了振动计算中桩基刚度的弹性理论和Vs修正的实用计算方法.通过2种方法结合使用,可以确定增强地基刚度所需的桩数.弹性理论实用计算方法确定的桩基刚度,可认为是桩基杆件的弹簧常数,用于基础和桩基联合模型的动力分析.

地基刚度对平板式筏板基底反力分布影响的分析

文针对筏板基础的基底压力,从基底压力的确定方法入手,引入基础与地基刚度比这一概念,采用弹性力学的方法分析地基刚度对基底反力分布的影响,最后以工程实例的形式,借助有限元分析,进一步阐述和佐证不同地基刚度下基底反力的分布规律,并提出相应的设计建议,这将对工程设计、施工及施工图审查工作有一定的参考价值和借鉴意义。

细胞外基质刚度诱导CCL5合成以提高非小细胞肺癌免疫治疗响应

目的探讨非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)细胞外基质刚度调控趋化因子配体5(C-C motif chemokine ligand 5,CCL5)的机制,揭示CCL5对NSCLC的免疫治疗响应的影响。方法通过TCGA数据库分析NSCLC细胞外基质刚度与CCL5表达的相关性;根据NSCLC细胞外基质刚度设计不同刚度的聚丙烯酰胺水凝胶,获得响应水凝胶基质刚度力学加载的H1299细胞并对其进行转录组测序,利用q-PCR验证高基质刚度对CCL5表达的影响;进一步利用NSCLC患者转录组数据探究CCL5与免疫治疗响应的相关性。结果高细胞外基质刚度可以上调CCL5的表达,并且干扰素-γ(interferonγ,IFN-γ)介导的信号通路可能参与了该过程;CCL5高表达的NSCLC患者,肿瘤组织中细胞毒性T细胞的丰度更高,与抗程序性死亡受体-1(programmed cell death protein 1,PD-1)治疗响应性有关。结论细胞外基质刚度增加可促进CCL5合成,CCL5可通过增加肿瘤组织中细胞毒性T细胞浸润提升NSCLC的免疫治疗响应性。

海藻酸盐基复合水凝胶培养乳腺癌类器官中钙离子的关键作用

背景:基质胶是当前培养肿瘤类器官的主要材料,但单纯基质胶不足以在体外模拟肿瘤生长的力学环境;在基质胶基础上引入海藻酸盐材料可提升水凝胶刚度,但水凝胶力学性能在长期培养中难以维持稳定。目的:在乳腺癌类器官培养体系中引入少量钙离子,观察其对基质胶-海藻酸钠水凝胶长期力学性能的维持作用。方法:(1)在恒定质量浓度(5 mg/m L)的基质胶中引入不同质量浓度(0,2.5,5 mg/m L)的海藻酸钠,分别制备低、中、高刚度水凝胶,使用流变仪定期测量水凝胶的力学性能。(2)将人三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231重悬于不同刚度的水凝胶预凝胶中,成胶后加入含(或不含)钙离子的乳腺癌类器官因子培养基,进行乳腺癌类器官培养,在设定的时间点,使用流变仪定期测量引入钙离子对水凝胶力学性能的影响,光学显微镜下观察乳腺癌类器官形态变化,统计第13天乳腺癌类器官成球率。乳腺癌类器官培养7 d后,加入不同浓度(0.1,1,10,100 nmol/L)的化疗药物多西他赛干预6 d,检测细胞活力,计算多西他赛的半抑制浓度IC_(50)。结果与结论:(1)海藻酸钠的加入有效提高了水凝胶的力学强度。(2)随着乳腺癌类器官培养时间的延长,水凝胶的力学强度均降低,培养第13天,中、高刚度水凝胶在含钙离子培养环境中的力学性能均显著高于在不含钙离子培养环境中的力学性能(P<0.05),低刚度水凝胶在两种培养环境中的力学性能无明显变化(P>0.05)。在长期培养中(13 d),中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官随水凝胶力学性能的下降由圆形转化为梭形,而引入钙离子后两组乳腺癌类器官形态不随培养时间延长而改变。在培养环境中引入钙离子对低刚度水凝胶组乳腺癌类器官成球率无影响,但可提升中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官成球率。(3)在不含钙离子的培养环境中,随着多西他赛浓度的升高,乳腺癌类器官的细胞活力均降低,3组水凝胶组间的IC_(50)无明显差异(P>0.05);在含钙离子的培养环境中,随着多西他赛浓度的升高,乳腺癌类器官的细胞活力均降低,中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官的细胞活力强于低刚度水凝胶组,IC_(50)高于低刚度水凝胶组(P<0.05)。(4)结果表明,在乳腺癌类器官培养体系中引入钙离子可维持基质胶-海藻酸钠水凝胶的力学性能。

Syndecan-4响应基底刚度调节VSMC向“合成型”转化的力生物学机制

目的基底硬度变化对血管平滑肌细胞(VSMCs)从“收缩型”向“合成型”转化的力-生物学机制尚未完全清楚。方法本文通过分离早期、晚期动脉粥样硬化模型小鼠(ApoE^(-/-))的VSMCs,提取细胞膜蛋白及脂筏组分,结合串联质谱和蛋白组学分析,比较并筛选出在细胞膜脂筏上差异定位的蛋白分子Syndecan-4。通过梯度硬度基底胶培养、免疫染色、染色质共沉淀以及基因敲除等手段探究其在调节血管平滑肌表型转化过程中的重要作用。结果在硬基底上VSMCs中的Syndecan-4向细胞膜脂筏区转位,与PDGFRβ形成寡聚体,协同介导PDGF信号传递,促进VSMCs从“收缩型”向“合成型”的转化。在高脂饮食的Syndecan-4^(-/-)APOE^(-/-)双突变动脉粥样硬化小鼠模型中,血浆及病灶区白细胞数量、去分化的VSMCs数量、VSMCs增殖细胞的数量均显著低于Syndecan-4+/-或Syndecan-4^(+/+)的APOE^(-/-)小鼠。同时,收缩性蛋白SMMHC,SM22α和αSMA表达升高,胞外基质产量减少,未发现有平滑肌细胞侵入富含泡沫细胞的斑块区,未出现晚期斑块内出血。结论本研究揭示了基底刚度对VSMCs表型转化的重要影响,并阐明了Syndecan-4在此过程中的关键作用,加深了对VSMCs表型转化机制的理解,也为未来针对血管疾病的治疗策略提供了潜在的分子靶点。

轨道交通隧道基底刚度对共建结构的振动影响分析

为了探明建筑物与轨道交通隧道共建时隧道基底刚度对系统振动的影响,建立列车-轨道-隧道-土层-建筑物系统耦合振动模型,列车-轨道动力学模型和隧道-土层-建筑物有限元模型通过扣件力进行参数传递,对隧道基底土层加固为不同刚度时隧道结构以及建筑物结构振动位移、速度、加速度响应进行了时程分析、频谱分析和振级分析等.结果表明：隧道基底刚度越大,其下沉位移越小,隧道结构振动速度突变越大且振动速度的周期性越不明显,但振动位移的振幅变化与隧道基底刚度没有严格的相关性;隧道基底刚度对隧道振动加速度影响的主要频率为1～5 Hz的低频部分;隧道基底刚度对于建筑物结构振动有较大影响,主要集中于低频范围,影响幅度可达10 dB.

基底刚度对人宫颈癌HeLa细胞增殖及顺铂药物敏感性影响的体外研究

目的探讨基底刚度改变对人宫颈癌细胞HeLa增殖活性及对化疗药物顺铂的药物敏感性的影响。方法将人宫颈癌细胞株HeLa细胞培养于基底刚度分别为0.5、5、25 kPa的水凝胶培养皿及基底刚度为106kPa的普通塑料培养皿中。应用CCK8法分别检测不同基底刚度培养皿中细胞的增殖活性;在不同基底刚度的水凝胶培养皿及普通塑料培养皿中分别培养人宫颈癌HeLa细胞,再分别加入不同浓度的顺铂,24 h后应用CCK8法分别检测不同基底刚度组中人宫颈癌HeLa细胞对化疗药物顺铂的药物毒性反应,并计算不同基底刚度组的顺铂半数抑制浓度(IC50)并进行比较。结果在不同基底刚度的培养皿中,在同一时间点随培养皿基底刚度的增加,HeLa细胞的吸光度值越大。在相同基底刚度下,人宫颈癌HeLa细胞存活率随顺铂的药物浓度增加而下降;在相同的顺铂药物浓度下,人宫颈癌HeLa细胞的存活率随基底刚度的增加而下降。0.5、5、25 kPa水凝胶培养皿及普通塑料培养皿中HeLa细胞顺铂IC50值分别为137.20、97.62、52.87、18.40μmol/L。结论刚度较大的基底更利于人宫颈癌HeLa细胞增殖。较大的基底刚度下人宫颈癌HeLa细胞对顺铂更敏感,即增加基底刚度可提高人宫颈癌HeLa细胞对顺铂的敏感性。

基底刚度对人宫颈癌HeLa细胞生长影响的体外研究

目的探讨基底刚度变化对宫颈癌HeLa细胞生长的影响。方法将人宫颈癌HeLa细胞株培养于基底刚度为0.5、5.0、25.0 kPa水凝胶培养皿和基底刚度约为1.0×10~6kPa的普通塑料/玻璃培养皿中。采用倒置显微镜和环境扫描电子显微镜观察细胞的形态、结构,采用单光子激光共聚焦显微镜观察细胞骨架,采用CCK-8法检测细胞增殖活性并绘制生存曲线。结果随着基底刚度的增加,细胞铺展面积增加,细胞贴壁愈加牢固,细胞形态呈多边形或梭形;不同基底刚度组的最长直径/最短直径、铺展面积比较,差异均有统计学意义(F=15.54、77.21,P﹤0.01);随着基底刚度的增加,细胞伪足逐渐丰富且纤长,细胞骨架应力纤维表达增多;以48 h培养为基础计算细胞倍增时间后显示,0.5、5.0、25.0、1.0×10~6kPa基底刚度上培养的HeLa细胞的倍增时间分别为60.40、39.43、27.79、26.34 h,细胞倍增时间随着基底刚度的增加而缩短,细胞增殖加快。结论较大的基底刚度更利于人宫颈癌HeLa细胞铺展、细胞骨架分布和细胞增殖。

细胞外基质刚度调控压电型机械敏感离子通道组件1对神经干细胞分化的影响

目的 本研究旨在探讨细胞外基质刚度变化对神经干细胞(neural stem cells,NSCs)分化的影响及其作用机制。方法 本研究基于成功构建脊髓损伤大鼠模型,并制备不同刚度(0.7 k Pa、40 k Pa)的聚丙烯酰胺凝胶基底,将大鼠原代NSCs于不同刚度基底上培养。压电型机械敏感离子通道组件1 (piezo type mechanosensitive ion channel component 1,Piezo1) sh RNA质粒转染NSCs细胞。免疫荧光染色检测神经元标志物双皮质醇(doublecortion,DCX)和星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)阳性细胞百分比。免疫组织化学及蛋白质免疫印迹(Western blot)法检测损伤组织及NSCs细胞中Piezo1蛋白的表达水平。结果 与0.7 k Pa基质刚度组相比,40 k Pa基质刚度组中DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少,Piezo1蛋白表达量上升。脊髓损伤大鼠损伤组织Piezo1蛋白表达显著高于空白对照(sham)组。40 k Pa基质刚度条件下沉默Piezo1后,DCX阳性细胞数减少,而GFAP阳性细胞数增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。机制研究发现,沉默Piezo1导致IV型胶原及纤连蛋白表达下降。重组纤连蛋白逆转了Piezo1 sh RNA对NSCs分化的影响,即DCX阳性细胞数增加,而GFAP阳性细胞数减少。结论 综上可见,硬基底刚度通过促进Piezo1蛋白表达,上调IV型胶原及纤连蛋白表达,从而调控NSCs细胞分化。本研究为基于生物材料治疗脊髓损伤提供了新的视角。

桩基刚度对超长混凝土结构温度应力的影响

结合实际工程,介绍了超长混凝土结构考虑混凝土收缩、徐变影响下等效温差的计算方法,进行了桩基刚度的计算。建立基础无限刚和基础有限刚对比分析模型,在仅温度作用、恒载+活载+温度作用两种工况下,对超长混凝土结构温度应力分别进行了计算分析。结果表明,在考虑混凝土收缩、徐变影响时,在设定位置处基础有限刚模型计算所得的上部结构温度应力小于基础无限刚模型。考虑基础对上部结构真实的约束刚度,能够得到真实的温度应力。

基底刚度对血管内皮细胞生长与增殖的影响

目的:以细胞生长所粘附的胞外基底的力学特性为对象,通过将人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)接种于不同刚度的基底上,借以阐明基底刚度对其生长和生物学活性的影响。方法:以双丙烯酰胺和丙烯酰胺复合物为原料,构建不同基底刚度基底膜,经灭菌且胶原交联后接种HUVECs,分别进行MTT试验、鬼笔环肽细胞染色以及流式细胞技术检测细胞的生长周期。结果:随着基底刚度的增强,HUVECs增殖的速度明显受到抑制(P<0.01);且细胞形态和生长周期也出现相应的变化。结论:基底刚度的改变在HUVECs的生长和增殖方面均有较大的影响,这可为进一步解释动脉粥样硬化中血管内皮细胞形态和功能紊乱提供了相应的生物力学依据。

基质刚度对肝癌细胞增殖及糖代谢的影响

目的研究不同基质刚度对肝癌细胞HepG2增殖和糖代谢的影响,探究细胞外基质(extracellular matrix,ECM)刚度对肝癌细胞代谢和生物学行为影响的相关性。方法采用CCK8和细胞计数法检测培养在不同刚度基质上HepG2细胞增殖的变化,利用2-(N-7-硝基-2,1,3-苯并恶二唑-4-氨基)-2-脱氧-D-葡萄糖(2-NBDG)并通过流式细胞术检测基质刚度对HepG2葡萄糖摄取的影响,利用荧光定量RT-PCR检测基质刚度对HepG2葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter 1,Glut1)表达的影响,并利用糖酵解抑制剂2-脱氧葡萄糖(2-deoxy-D-glucose,2-DG)阻断糖酵解途径后检测基质刚度对HepG2细胞增殖的影响。结果随基质刚度增加,HepG2细胞增殖能力、葡萄糖摄取和Glut1表达都显著增加。糖酵解途径被阻断后,不同刚度基质上HepG2细胞增殖能力基本相同。结论肝癌细胞所处力学微环境对肝癌细胞的增殖有重要影响;较大的基质刚度可能通过调控糖代谢途径促进肝癌细胞的增殖。研究结果为肝癌的临床治疗以及糖代谢为治疗靶点的药物开发提供相应的实验依据。

基质刚度通过调节YAP活化控制乳腺癌细胞的耐药性

目的探究肿瘤细胞外基质刚度调控细胞耐药性的详细分子机制。方法制备不同基质刚度的软基底(10 kPa)、硬基底(38 kPa)和刚性基底(57 kPa)聚丙烯酰胺水凝胶,模拟体内乳腺癌不同阶段的物理基质刚度。结果硬基底刚度上的乳腺癌细胞增殖率明显高于软基底和刚性基底。乳腺癌细胞对阿霉素的内吞在硬基底上显著低于软基底和刚性基底。在硬基底上YAP的入核水平相比软基底和刚性基底显著增加,证实YAP是参与肿瘤细胞耐药性的关键分子。结论基质刚度可通过YAP活化调节乳腺癌细胞的耐药性。研究结果不仅为阐明乳腺癌细胞耐药机制提供新方向,也为开发乳腺癌治疗的药物传递系统奠定新基础。

黄土地基超高层桩筏基础变刚度调平设计

西安飞机公司运营及研发设计中心为黄土地基上的大底盘超高层建筑,塔楼、裙房和地下室连为一体不设缝。针对工程土质地基、摩擦桩型、超高层带裙房等特点,桩筏基础设计时采用以控制沉降变形为目的、以共同工作分析为手段的变刚度调平设计方法,使反力与荷载分布相协调,有效地减小基础沉降差、降低筏板内力及上部结构次应力、减小筏板厚度及配筋;采用合理的基床刚度系数,使变形计算结果接近工程实际;钻孔灌注桩采用后注浆工艺,有利于提高单桩承载力及控制沉降。

胞外基质刚度对骨肉瘤干细胞自我更新的调控机制研究

目的在肿瘤微环境中,细胞外基质的机械性能在肿瘤发生发展中扮演着极其关键的角色。目前关于基质刚度调控肿瘤细胞增殖迁移分子机制的研究已经比较成熟,但是对肿瘤干细胞的研究还比较少,本研究旨在探究细胞外基质刚度对骨肉瘤干细胞特性的影响及其潜在分子机制。方法制备不同刚度(7 kPa、20 kPa、55 kPa)的聚丙烯酰胺凝胶基底,分别模拟结缔组织、肌肉组织以及骨组织的刚度,再用塑料板作为对照组。接种骨肉瘤干细胞于不同刚度基底上培养48 h后,Ki67染色和划痕实验检测基质刚度对骨肉瘤干细胞增殖和迁移能力的影响,体外成球实验探究基质刚度对骨肉瘤干细胞自我更新的影响,荧光定量PCR、免疫印迹及免疫荧光实验检测基质刚度对骨肉瘤干细胞标志物表达和骨肉瘤干细胞自我更新的初步分子机制。结果细胞在不同刚度的基底上生长48 h后,Ki67染色和划痕实验检测发现硬基质能够促进骨肉瘤干细胞的增殖和迁移。成球实验探究结果发现软基质上骨肉瘤干细胞的自我更新能力更强,而且软基质上干细胞标志物Sox2、Oct-4、Nanog表达水平最高,即随着基质刚度的增加,骨肉瘤细胞的干细胞特性逐渐降低。荧光定量PCR结果表明软基质上miR-29b-5p的表达明显低于硬基质,且过表达miR-29 b-5p后,免疫印迹实验表明,能够显著抑制Spinl,P13K/p-Akt/p-Stat3以及Sox2的表达。结论基质刚度变化调控了骨肉瘤干细胞的干性维持,软基质刚度(7 kPa)可以抑制miR-29b-5p的表达,而且miR-29b-5p可以通过抑制Spinl进而抑制P13K/Akt/Stat3/Sox2信号来调控肿瘤细胞的干细胞特性,该研究为靶向骨肉瘤干细胞的治疗提供了新思路。

基质刚度在女性生殖系统和乳腺肿瘤中的研究进展

细胞外基质(ECM)可通过与细胞间的生物、化学和物理信号交互发挥重要的生物学功能,并参与多种疾病,特别是肿瘤的发生发展。基质刚度是ECM重要的生物力学性质之一。肿瘤组织的基质刚度特点与正常组织不同,基质刚度可影响肿瘤细胞的形态与生物学行为,并可能通过激活癌基因和抑制抑癌基因引起正常细胞的恶性转化,还可能通过上皮-间质转化、自噬及影响治疗反应等途径参与肿瘤的发展。明确基质刚度在肿瘤发生发展中的作用及机制将有助于肿瘤的预防、检测和治疗。

利用荧光共振能量转移技术检测基质刚度对细胞外调节蛋白激酶信号的调控

体内细胞周围的基质刚度参与调控细胞的一系列反应,如基因表达、干细胞分化、胞内生化信号活动等。本研究利用荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)技术实时检测细胞中细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)的活性变化,研究基质刚度的调控作用。当气道平滑肌(ASM)细胞培养在不同刚度的聚丙烯酰胺凝胶基质上,ERK活性与刚度呈正相关性;在较软的基质上活性相对较低,其结果没有显著地受到胞内Src激酶和Myosin收缩力信号的影响。根据细胞通过黏着斑接触基质,实验检测发现黏着斑的形态受到刚度的明显影响,培养在玻璃上时呈典型的斑点状和短直线状,在软的凝胶上呈不规则的形状或弯曲的线条状,且有随凝胶刚度下降而不规则比率增加的趋势。结果显示,基质刚度可能通过黏着斑介导的细胞黏附力调节胞内生化信号。

细胞外基质刚度在肝细胞癌中的研究进展

肿瘤微环境在肿瘤的发生发展中起着重要的作用,其主要的组成部分是细胞外基质,这是一个复杂的大分子网络,具有独特的物理、生化和生物力学特性。越来越多的证据表明刚度作为细胞外基质的重要生物力学属性,对肝癌细胞的生物学行为产生重要影响。具体表现在高基质刚度增强肝癌细胞的化疗耐药性、增殖及侵袭转移的能力,但是低基质刚度促进肝癌细胞干性相关标志物的表达,并且增强化疗后细胞克隆启动能力。了解基质刚度是如何影响肿瘤进展有助于开发针对肿瘤微环境的治疗干预手段。

膝骨关节炎软骨基质刚度对线粒体形态异质性的影响

目的研究膝骨关节炎(osteoarthritis,OA)胫骨平台不同区域基质刚度的差异,及其对软骨和线粒体形态的影响。方法获取OA胫骨平台软骨标本用于纳米压痕测试、透射电镜拍摄以及组织学分析。利用纳米压痕检测OA胫骨平台不同区域软骨基质刚度,通过透射电镜观察不同区域软骨线粒体形态,定量分析线粒体平面面积、形状、嵴体积密度的变化。通过组织学染色观察OA胫骨平台不同区域软骨损伤情况。结果OA胫骨平台软骨损伤具有区域异质性,内侧胫骨平台软骨和线粒体损伤更重,同时基质刚度更高。OA评分与基质刚度呈正相关。OA评分与线粒体形态之间也有显著的相关性:OA评分越高,线粒体平面面积越大、越圆以及嵴体积密度越低。结论胫骨平台不同区域的差异揭示了软骨基质刚度、OA评分和线粒体形态学参数之间的相关性,软骨基质刚度增加可能是造成软骨细胞线粒体损伤的主要原因,进而加重了OA进展。