機械力在生物組織形態(tài)發(fā)生和重塑中發(fā)揮獨特的作用，近年來成為國際研究熱點。然而，對于胚胎發(fā)育等重要生理病理過程中超軟組織大幅度收縮的生物力學(xué)行為及其調(diào)控機制的研究則一直進展非常緩慢，這主要是因為目前缺乏對超軟組織收縮力精確測量的技術(shù)手段。針對這一技術(shù)難題，我校生物醫(yī)學(xué)工程與健康科學(xué)研究院院長鄧林紅教授團隊設(shè)計并制備了一種高靈敏性的微弦力學(xué)傳感器并在其上構(gòu)建三維細胞微組織，從而實現(xiàn)了對細胞微組織變形過程中作用力變化的實時測量。

論文第一作者、通訊作者王翔研究員（左三）、并列第一作者高薔同學(xué)（左二）及共同通訊作者鄧林紅教授（左一）合影

高薔同學(xué)做實驗

實驗發(fā)現(xiàn)，微組織細胞收縮力與其力學(xué)邊界條件呈負相關(guān)，維持變形所需的收縮力相差巨大。同時，研究證實微組織的收縮力由細胞和胞外基質(zhì)產(chǎn)生，在超軟微組織（<500 Pa）中，隨著組織的逐漸硬化，細胞所產(chǎn)生的力逐漸減小，而胞外基質(zhì)張力所占比例則逐漸增大。這些研究，不僅證實了細胞微組織在不同力學(xué)邊界條件下的力學(xué)響應(yīng)差異非常巨大，更首次揭示了超軟組織收縮過程中細胞收縮力與基質(zhì)張力之間的動態(tài)變化關(guān)系，這將有助于進一步理解組織發(fā)育和維持過程中超軟細胞體系的力學(xué)調(diào)控機制，也有助于優(yōu)化組織工程中可注射水凝膠—細胞復(fù)合體等植入體在體內(nèi)的力學(xué)相容性。相關(guān)研究結(jié)果于9月2日在線發(fā)表在國際著名期刊《美國國家科學(xué)院院刊（PNAS）》上，這是我校首次作為唯一作者單位在《PNAS》上發(fā)表研究論文。

PNAS是世界最負盛名的基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)雜志之一，與Nature、Science和Cell并稱為國際四大學(xué)術(shù)期刊。論文第一作者王翔于2018年底回國加盟鄧林紅教授團隊， 2020年獲聘江蘇特聘教授，并列第一作者為醫(yī)工院、藥學(xué)院 醫(yī)學(xué)院（籌）2018級碩士研究生高薔，團隊青年教師韓瀟寧、布冰、劉磊等，本科生王龍飛與碩士研究生李奧琦參與了研究工作，王翔、鄧林紅為論文共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金委員會、江蘇省科學(xué)技術(shù)廳、江蘇省教育廳項目的大力支持。（通訊員/任濤 審核/ 鄧林紅  陳智棟 編輯/莊媛）

細胞微組織大幅收縮變形過程中測量收縮力的技術(shù)原理和主要實驗結(jié)果

論文鏈接：https://www.pnas.org/content/118/36/e2106061118