Abstract

力学生物学主要探讨细胞如何感知不同的机械力学刺激、细胞内力学传导过程以及力学信号如何决定细胞的行为及命运等一系列重要的生理病理过程。从胚胎发生的最初阶段，到发育生物学和再生医学，乃至整个生命过程，力学生物学中力学信号级联反应和细胞力学响应在生物医学研究中具有重要意义。近年来，力学生物学领域的研究蓬勃发展，全球多个科学联合体从不同角度解析力学生物学过程，以期深入了解力学因素影响细胞命运决定的调控机制。本文对力学生物学领域近期研究热点（包括动脉血管、干细胞和离子通道等）进行了概括和评述，对潜在的新兴趋势（如核变形、纤维细胞外基质、肿瘤力学生物学、细胞力转导和压电型机械敏感离子通道等）进行了展望和探讨，同时对该领域中机制研究的局限性和大数据分析挖掘的重要性提出了新的见解，为把握力学生物学领域热点和探索新的研究方向提供客观支撑和系统框架。

研究进展：近年来，力学生物学领域迅速发展，全球多个科学团队正在从不同角度解析力学生物学过程。

主要研究热点：

动脉血管：研究血流动力学如何影响血管壁细胞，以及这些影响与心脑血管疾病的关系。干细胞：探索力学因素如何维持干细胞的干性，以及如何指导人工基质的设计以支持干细胞治疗。离子通道：研究机械力敏感的离子通道如何将机械信号转化为电信号，以及它们在生理过程中的作用。新兴趋势：

核变形：探讨细胞核如何感知和转导力学信号，以及这些过程如何影响基因表达。纤维细胞外基质：研究ECM的力学特性如何影响细胞行为，并探讨生物材料设计。肿瘤力学生物学：研究异常力学微环境如何影响肿瘤的发展和转移。细胞力转导：研究细胞如何将力学因素转化为生化信号，以及这一过程与多种信号通路的关系。压电型机械敏感离子通道：特别关注Piezo通道在力学传导中的作用及其治疗潜力。研究挑战和未来方向：指出了力学生物学研究中的一些局限性，强调了大数据分析挖掘的重要性，并提出了对未来研究方向的展望。

力学生物学不仅帮助我们理解生命过程中的力学机制，还对于疾病的发病机理、诊断和治疗具有重要的理论和应用意义。

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