生物物理刺激介导具有空间异质性的肝血窦微环境构建及其机制探究

目的肝脏重要组成单元肝血窦在生理及病理进展过程中具有显著空间异质性特征,但其机制尚不明确。现有临床数据提示,肝血窦不同区域存在显著生物物理因素差异。据此,本研究旨在构建体外工程化肝血窦机械力微环境,基于人胚胎干细胞(h ESC)分化得到具有仿生空间异质性特征的肝窦内皮细胞(LSEC)并探究其潜在机制。方法构建二维及三维机械力加载装置,实现对静水压力、流体剪切力及基底黏弹性的耦合及独立调控。通过RT-q PCR、RNAseq、蛋白质组学手段表征LSEC分区特征。基于扫描电镜表征筛孔结构并结合ac-LDL分析LSEC内吞功能差异。采用Western Blot表征调控内皮分化命运TGFβ通路的变化。结果生物物理因素的精细化调控可将h ESC诱导分化为具有窦状内皮标志物及筛孔结构、内吞功能的LSEC。同时,低基底刚度/低静水压有利于LSEC的近中央静脉汇管区(PC)特征形成,高基底刚度/高静水压有利于其近门静脉汇管区(PP)特征形成。流体灌注下三维工程化血窦中LSEC有ZO1形成。耦合机械力刺激下TGFβ下游SMAD总蛋白含量下降,PC条件SMAD磷酸化水平低于PP条件。结论生物物理因素可通过调控TGFβ通路抑制程度加速h ESC向LSEC的分化进程并使其具有肝窦空间异质性特征。研究结果可为精准构建体外肝脏仿生模型提供重要方法和调控依据。

第三届“生物化学与生物物理进展学术论坛”(“生生论坛”)成功召开

2024年10月30日~11月2日,第三届生物化学与生物物理进展学术论坛(简称“生生论坛”)在国家蛋白质科学中心(北京)成功召开。本届论坛由《生物化学与生物进展》(简称“《进展》”)编辑部、国家蛋白质科学中心(北京)和中国生物物理学会共同主办,得到中国科学院生物物理研究所的大力支持。本次论坛的主题聚焦“生命科学与健康”。

第二届“生物化学与生物物理进展学术论坛”(“生生论坛”)圆满召开

PIBB Forum 2023生物化学与生物物理进展学术论坛2023年12月27日,第二届生物化学与生物物理进展学术论坛(简称“生生论坛”)成功召开。本届论坛由《生物化学与生物物理进展》(以下简称《进展》)主办,得到中国生物物理学会和中国科学院生物物理研究所的大力支持,以线上形式召开。中国科学院生物物理研究所阎锡蕴院士担任本次会议的学术委员会主席,《进展》主编、中国科学院生物物理研究所赫荣乔研究员为会议组织委员会主席,《进展》全体编委担任本次会议的学术委员会和组织委员会委员。

长江流域植树造林对地表温度的生物物理反馈

植树造林通过生物物理过程影响地表能量平衡,进而使地表温度发生变化。近年来,随着长江流域防护林工程的实施,长江流域森林覆盖率不断增长,然而造林对地表温度产生的影响却并不清楚。基于此,利用多源遥感数据和气象数据,配合窗口搜寻策略和基于能量平衡方程的归因方法,探究了2003—2012年长江流域植树造林面积变化及其局地生物物理效应。结果表明:2003—2012年长江流域6.71%耕地转变为森林,1.33%草地转变为森林。相比2003年,2012年森林面积增加了0.48%。在年际时间尺度,耕地向森林转变使白天地表温度降低(0.26±0.03)℃,夜晚地表温度降低(0.08±0.03)℃,年均地表温度降低(0.17±0.02)℃;而草地向森林转变使白天地表温度降低(0.77±0.13)℃,夜晚地表温度升高(0.49±0.09)℃,年均地表温度降低(0.15±0.1)℃。耕地向森林转变在年内均呈现降温效应,其中6月份降温效应达到最大,11月降温效应达到最弱。草地向森林转变在年内仍以降温效应为主,其中5月份降温效应达到最大,11月份降温效应达到最弱,而在12月份引发了微弱的增温效应。两种造林方案在生长季降温效应均强于非生长季。归因分析表明:耕地转变为森林,反照率和感热通量分别主导了增温((0.119±0.004)℃)和降温效应((-0.13±0.05)℃)。对于草地转变为森林,入射长波辐射和感热通量分别主导了增温((0.903±0.166)℃)和降温效应((-1.703±0.193)℃)。入射短波辐射和发射率在两种造林方式中均分别产生微弱的降温和增温效应。本研究可为科学评估植树造林对局地气候的影响提供理论参考,对长江流域可持续性森林管理具有重要的现实意义。

内环化聚(β-氨基酯)的制备与生物物理性能

拓扑结构对聚合物性能具有重要影响.本文通过调控聚合条件制备内环化聚(β-氨基酯)并探究其生物物理性能.以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和4-吗啉丙胺(MPA)为单体并控制其投料比及体系单体浓度,利用迈克尔加成反应制备了两种内环化聚(β-氨基酯).使用凝胶渗透色谱仪(GPC)、核磁共振波谱仪(NMR)和原子力显微镜(AFM)等对内环化聚(β-氨基酯)的化学组成、拓扑结构和生物物理性能进行表征与分析.结果表明,随着环化度的增加,聚(β-氨基酯)对DNA压缩能力增强,降解速率加快,质子缓冲能力提高,细胞毒性增大.本文研究结果为制备和表征内环化聚(β-氨基酯)提供了新思路,也为设计有效的基因递送载体提供了依据.

森林生态系统生物物理参数遥感反演研究进展

论述了利用遥感技术反演推算森林生态系统主要生物物理参数:叶面积指数、吸收光合有效辐射、净第一性生产力和生物量的技术、方法和模型及各个参量之间的相互关系研究进展,阐述了各研究方法、模型的特点、优势及局限性,特别论述了净第一性生产力的森林冠层光合作用理论模型基础、微波遥感估算森林生物量的应用优势和理论模型,展示了遥感技术在森林生态学研究中广阔的应用前景,同时也指出现有研究中各生物物理参数的定量遥感估算还有待进一步深入研究。

使用凝胶模型法对经络生物物理特性的模拟研究

曾经在传统经脉线上发现多种生物物理特异性 ,为研究其机制 ,使用了物理模型法。在一个用琼脂制成的凝胶模型上用电阻丝加热制造一个溶胶通道 ,在凝胶中包埋多股金属丝 ,待凝固后抽出 ,再注入生理盐水 ,制成盐水通道。使用双压力传感器流阻仪对两种通道的流阻进行测定 ;使用 5 KHz恒流四电极方法对两种通道的阻抗进行测量 ;使用激振器在通道的一端产生一个约 5 0 Hz的振动 ,在通道另一端用晶体拾音器检测振动信号 ,对两种通道的声音传导特性进行了测定。结果表明 ,盐水通道可表现出低流阻特性 ,而溶胶通道没有低流阻特性 ;盐水通道和溶胶通道都可表现出低电阻抗的特性 ,而前者的低电阻更为明显 ;盐水通道有较好的声传导 ,而溶胶通道未显示出特异的声传导。结果提示 ,经脉线上的生物物理特异性可能是由于经脉线下的组织中含有较丰富并且连续分布的组织液 ,其主要成分为盐。

递增负荷力竭性运动时大鼠血液氧化、抗氧化能力及RBCM生物物理特性的研究

利用自旋标记电子自旋共振（ＥＳＲ）技术，测定急性运动中及不同时程恢复期血浆抗坏血酸自由基（ＡＦＲ）和脂质过氧化水平（ＭＤＡ）的改变，同时观察红细胞膜（ＲＢＣＭ）脂流动性的变化。结果表明：血浆ＡＦＲ信号强度和ＭＤＡ水平在力竭运动后即刻均显著升高（均Ｐ＜０．００５），运动后３０ｍｉｎ仍维持高水平（均Ｐ＜０．０５），随后二者逐渐恢复，呈平行变化。ＲＢＣＭ脂尾部流动性在短时间中等强度运动（三级负荷末）即有明显下降（Ｐ＜０．０５），运动后恢复期进行性加重，并于运动后１２小时达非常显著改变（Ｐ＜０．０１）；此时膜脂头部流动性也明显下降（Ｐ＜０．０５），之后二者均有恢复趋势；提示递增负荷力竭性运动对ＲＢＣＭ脂流动性有重要影响，并且在运动诱导的氧化应激中，ＡＦＲ可作为一个有效的抗氧化指标，同时也反映了运动过程中及恢复期机体氧化、抗氧化系统的动态平衡。

腧穴敏化的生物物理特性研究进展

腧穴敏化是指在病理状态下,穴位从"静息态"到"激活态"的动态转化过程。然而既往对腧穴敏化的判断基本凭借医患的主观感觉,缺乏客观评判标准。近年来对腧穴敏化过程中的生物物理特性变化进行了诸多探索,取得了一系列成果。本研究从腧穴电敏化、光敏化、热敏化、微循环敏化、压痛敏化、声敏化6个方面入手,综述了当前腧穴敏化的生物物理特性研究进展。文献回顾表明腧穴敏化具有疾病特异性,表现形式多元且携带有多种疾病相关信息,是与疾病状态相关联的动态变化过程。同时提出未来研究应重点把握腧穴敏化动态过程中基础性规律,并着力构建和明确腧穴敏化的生物物理特性评判体系与标准。

一种新颖的生物物理仪器——瞬态椭圆偏振仪

能够用于生物物理研究的椭圆偏振仪是80年代初期问世的,由于它具有方法简便、数据可靠、重复性好且精度高等优点,一出现便受到研究肌肉收缩机制的生物物理学家的青睐,但长期来,它的测试速度一直没有能够突破,使其应用受到局限。通过几年的探索,我们从理论到实践首次成功地利用磁光晶体为核心元件,采用调制法,使测试速度提高了三个数量级,可以获得几十毫秒量级变化的动态信息。结合快速付立叶变换和多元线性回归软件对采集的信息进行数据处理,减小了使用硬件不可避免的测量误差,使仪器的测试精度又有长足的提高,这无疑对一些生物和化学反应动力学机制的研究会有新的推动。

胰蛋白酶对红细胞膜生物物理特性的影响

通过胰蛋白酶作用于红细胞膜，造成红细胞膜不同程度的损伤，改变其膜的生物物理特性。采用新型激光衍射法测量了上述血样的弹性模量Ｅ和膜粘度μｍ。同时通过ＤＰＨ标记的萤光偏振法测定了这些红细胞膜的流动性，并采用ＭＳＬ标记的电子自旋共振波谱技术（ＥＳＲ）测量了红细胞膜蛋白构象的动态变化，对上述红细胞膜结构改变所引起的微观流变特性的变化进行了初步探讨。

胎儿频谱多普勒联合胎儿生物物理学评分对胎儿宫内缺氧的诊断价值

目的探讨应用彩色多普勒超声血流检测及生物物理评分(BPS)诊断胎儿宫内缺氧的价值。方法将2015年3月至2017年3月宝鸡市中医医院妇产科收治的60例胎儿宫内窘迫孕妇为研究组,并选择60例正常孕妇为对照组,均采用彩色多普勒超声检测大脑中动脉(MCA)、静脉导管(DV)、脐动脉(UA)血流指数,采用B超获得胎儿BPS评分,比较两组孕妇MCA、DV、UA血流指数和BPS评分的差异,并分析超声血流检测、BPS、联合检测诊断胎儿宫内窘迫的价值。结果研究组孕妇BPS评分低于对照组[(4.02±1.92)分vs (6.32±2.59)分],MCAPI、MCAR1、MCAS/D低于对照组[(1.12±0.23) vs (1.85±0.45)、(0.63±0.04) vs (0.79±0.06)、(3.02±0.25) vs (4.97±0.28)],UAPI、UARI、UAS/D、DVPIV、DVPVIV高于对照组[(1.28±0.26) vs (0.81±0.21)、(0.76±0.09) vs (0.52±0.03)、(4.03±0.18) vss (2.06±0.22)、(0.85±0.03) vs (0.60±0.03)、(0.78±0.06) vs (0.50±0.04)],差异均有统计学意义(P<0.05);研究组孕妇BPS、超声血流检测胎儿宫内窘迫的阳性率高于对照组[58.33%vs 20.00%、70.00%vs 25.00%],差异均有统计学意义(P<0.05);研究组联合检测阳性率为88.33%,高于BPS单独检测的58.33%和超声血流检测的70.00%,差异均有统计学意义(P<0.05)。BPS、超声血流检测、联合检测诊断胎儿宫内窘迫的曲线下面积(AUC)分别为0.761 (95%CI:0.364～0.951)、0.803 (95%CI:0.271～0.806)、0.902 (95%CI:0.135～0.947),灵敏度和特异度分别为73.16%、54.61%;81.64%、71.52%;92.34%、95.37%。结论彩色多普勒超声血流检测诊断胎儿宫内窘迫的价值高于生物物理评分,联合检测可提高胎儿宫内窘迫的诊断价值。

热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT SAR信号响应研究

合成孔径侧视雷达穿透冠层而获得树干信息的特点使得其具有在南方NDVI易饱和地区的生物量估测方面优于光学遥感。文章利用地面实测调查数据,首次系统地研究了热带人工林生物物理参数及生物量对RADARSAT-SAR信号响应。结果表明:RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量、树高、胸径可以用对数模型模拟。对于本实验区人工速生林来说,在森林生物量小于40 t.hm-2时RADARSAT-SAR后向散射系数与森林生物量具有较强相关性。桉树树高与后向散射系数的相关系数大于桉树胸径与后向散射系数关系。松树胸径与后向散射系数相关系数高于树高与后向散射系数的相关系数。研究结果为SAR在热带森林研究中的应用提供了一定的理论基础。

网织红细胞膜生物物理特性的研究

用苯肼使动物造成急性溶血性贫血的方法,诱发动物体内新生网织红细胞大量增多,通过对新生网织红细胞的电泳率、渗透脆性、膜的流动性等生物物理指标连续72 h的测量,发现网织红细胞在由网织红细胞转变为成熟红细胞的过程中,其生物物理特性有明显改变。这对研究由于贫血等原因造成的网织红细胞增多情况下,全血的微观流变学特性具有重要的临床意义,同时对新生网织红细胞膜的生物物理特性加以系统研究,具有重要的基础理论研究价值。

脱落酸对植物线粒体膜生物物理特性的影响

采用１，６－二苯基－１，３，５－已三乙烯（ＤＰＨ）荧光偏振法和中性红法分别研究了脱落酸（ＡＢＡ）对玉米黄化芽及大豆子叶离体线粒体膜的微粘度（η）、表面电位（ψ）等生物物理特性的影响。结果表明：ＡＢＡ有降低线粒体膜的微粘度及提高线粒体膜的表面电位作用，并导致呼吸速率升高，呼吸控制和氧化磷酸化偶联下降。ＡＢＡ对线粒体膜微粘度的作用具有浓度饱和效应；ＡＢＡ对线粒体膜表面电位的提高作用，因植物不同而有差异，对玉米的作用要大于对大豆的。追踪线粒体Ａ（３５０）值的变化，还证实，ＡＢＡ提高了大豆线粒体的Ａ（３５０）值，即导致大豆线粒体的相互聚集（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）。

放射性束辐照生物学效应及相关生物物理机理

介绍了β缓发粒子衰变放射性束9C辐照处于不同贯穿深度上人类唾液腺细胞的深度存活效应。与稳定的12C束流相比,放射性9C束流在其Bragg峰区附近展示了增强的生物学效应,即细胞的致死效率明显增强。探讨了放射性束9C在其Bragg峰区展示增强生物学效应的生物物理机制,并介绍了利用另一种放射性束8B进行辐照生物学效应研究的新进展。最后,提出了一些利用放射性束可进行的辐照生物学效应前沿研究。

不同分化阶段的树突状细胞的细胞膜生物物理特性变化

DCs是迄今所知最有效的抗原呈递细胞,在体外可以用CD14+的单核细胞诱导分化而得到。imDCs能够主动地摄取抗原和病原体,产生MHC-抗原肽复合物,并且从抗原获取位点向二级淋巴组织迁移,逐渐分化成mDCs,mDCs与幼稚的T细胞相互作用,从而导致免疫应答或耐受。在这些过程中,DCs必须经历数次变形和转位以通过基底膜和血管壁等屏障,并且在二级淋巴组织内与幼稚的T细胞发生直接的物理性接触。为了更好地理解DCs从外周组织向二级淋巴组织迁移的过程和启动免疫应答的机制,通过研究体外DCs分化过程中细胞膜的生物物理特性,包括细胞膜的粘弹性、表面电荷及其分布和流动性,结果发现DCs细胞膜粘弹性逐渐增加,mDCs的电泳率最大,表面电荷分布出现明显的不对称现象,并且膜流动性也逐渐增加,说明DCs的细胞膜生物物理特性在其行使生理功能的过程中发挥着重要的作用,这对更深入地理解DCs的迁移和与幼稚T细胞相互作用以及免疫应答的启动过程具有非常重要的意义。

2000～2005年《生物化学与生物物理进展》载文被引分析

依据美国《科学引文索引(扩展版)》(ScienceCitationIndexExpanded,SCIE)和期刊引证报告(JournalCitationReports,JCR),采用文献计量方法对2000～2005年《生物化学与生物物理进展》载文被引用情况进行统计分析及评价.该刊论文平均单篇被引次数为1.70次,被引作者分布于国内23个省(直辖市)和部分国外作者,北京、湖南和广东发表在《生物化学与生物物理进展》上的论文被引比率较高.在被引机构中来自中南大学湘雅医学院的论文被引频次最高.共有115种期刊引用《生物化学与生物物理进展》.

联合应用无应激试验、生物物理评分及脐动脉血流速度监测胎儿宫内窘迫226例

目的 探讨无应激试验 (NST)、B超检查胎儿生物物理评分 (BPS)及脐动脉血流速度 (S/D)值对孕妇联合监测对胎儿宫内窘迫诊断的临床价值。方法 对 618例孕 3 7～ 43周孕妇用胎心监护仪、B超和脐血流检测仪联合监测有无胎儿宫内窘迫 ,并对胎儿宫内窘迫者的NST、BPS评分、S/D值、羊水性状、脐带异常和新生儿窒息情况进行比较。结果 胎儿宫内窘迫为 3 6 6%,其中NST无反应型为 69 9%,BPS评分≤ 6为 41 2 %,S/D值≥ 3为 5 3 %,脐带异常为42 9%,羊水混浊为 42 0 %,新生儿Apgar评分≤ 7为 6 6%,无围生儿死亡。胎儿宫内窘迫者的NST、BPS评分、羊水混浊Ⅱ +Ⅲ度及新生儿Apgar评分与正常胎儿相比 ,P均 <0 0 0 5。NST、BPS、未合并羊水混浊与Ⅲ度混浊的各自新生儿Apgar评分≤ 7者相比 ,分别为P <0 0 1,P <0 0 5 ,P <0 0 5。新生儿窒息均发生在NST无反应型 ,BPS评分≤ 6者占66 7%。S/D值≥ 3和脐带异常的新生儿Apgar评分≤ 7间无明显差异。结论 联合应用NST -BPS -S/D对孕妇进行监测 ,对胎儿宫内窘迫的诊断具有重要辅助价值 ,能显著提高诊断的阳性率 ,对围生儿愈后作出早期诊断 ,有利于提高围生期保健水平。