生物力学领域的发展展望

1、    生物力学领域的发展展望    唐艺倍摘 要： 生物力学是探究生物体形变和活动的科学，将生命科学与物理力学理论进行恰当的整合，进而探索生物体的活动规律，并借此来解决生命健康方面的问题。生物力学的最新研究方向是力学生物学和生物力学的医疗运用。本文主要阐述了国内心脑血管力学生物学、分子生物力学、骨关节与软组织等相关生物力学研究领域等的现状。关键词： 生物力学；发展；展望g804.6 a 2236-1879（2018）11-0027-01引言上个世纪80年代初，在冯元桢先生的引导和鼓舞下，设立了生物力学这门学科。该学科研究范围主要包含：生物流体力学、心血

2、管力学生物学、骨关节及软组织生物力学等等。我国科学家在生物力学研究领域开展了多方面的研究，取得了一些列的成就，这些研究成果为我国生物力学研究领域的长足发展做出了重要的贡献。1.心脑血管力学生物学心脑血管病是威胁人类身体健康最主要的疾病之一，而机体的生命活动过程与力学因素密不可分。研究心脑血管的发病机理，进而有效降低心脑血管疾病的发病几率是我国重要的研究方向之一。心脑血管病领域的相关研究表明：流体切应力可帮助人体的心血管细胞调节其成分，其中血管肥厚、血栓形成、动脉粥样硬化等疾病都与后参与血管重建的过程有关。这些研究为影响人类健康的心血管疾病的诊断、治疗和预警提供了有效的解决方案1。2.分子生物力

3、学分子生物力学研究方向大多为生物大分子间的特异反应，包含配体和受体等分子间的络合与解离的动力学，蛋白质组建的动力学等等。分子生物力学在配体和受体间的互相反应记忆外界力量的控制、蛋白质构建等方面的研究，不但对炎症的发生、癌细胞的迁移、血管拴塞的形成等发病过程，分子转调规则、同异源蛋白构建与复合物反应动力学等有着关键的研究价值，而且在药物研发和评估等工作中都有着非常高的使用价值。当今，分子生物力学已经发展到了基因的层次，其涉及到的内容包括外界力场作用下的信号感受、细胞粘附和迁移、细胞骨架、传递和响应以及基因表达的相关变化规律等等。单分子力学的性质与微观结构之间的关系为合成新型大分子物质提供了新思路

4、；生物大分子间特异性相互作用的定量测定为研究药物提供了平台；分子生物力学研究领域的长足发展，给人类健康状況的保持保驾护航2。3.骨关节与软组织生物力学骨科生物力学可以解决很多棘手的问题。例如：一些科学家尝试将骨力学应用于矫形学中3和将人工关节置换术用于减轻退化性关节炎患者的痛苦以及将生物力学用于改进医用器械设施等领域4 。樊瑜波等人曾研究了力学负载对动物骨骼整体结构的影响，结果发现钛合金钢板在植入到受体体内后，其负载在一定时间内有助于骨骼修复以及骨骼质量提高；戴尅戎等人又利用电子计算机的断层扫描技术构建3d模型，并研究了我国正常成年人的下肢力学构造，结果表明我国正常人的股骨普遍有着56度的生理

5、性外翻。由此可见，现阶段的生物力学研究已经深入到骨骼、肌肉、关节力学的宏观和微观领域，早已成为骨科临床必有的基础性研究课题之一。4.生物力学的其它研究领域生物力学对生命科学、医学科学和生物学工程新兴产业方面的作用极大，在医学基础和临床方面也有影响。还可以通过生物力学手段研究人类是如何演变的，从猿到人的演变，骨骼的形态变化是重要的特佂，即为骨骼形态各种姿势的变化，这是一个力学过程。最近几年，我国很多科研人员在生物力学的其他领域也取得了许多具有影响力的成就。例如-冯西桥团队，他们研究的蚕茧多纬度力学与仿生学表明了蚕茧是一种保护结构，其利用自身的力学特性能、微观框架与相互作用间的适应性来改进特性，这

6、些特性对吸收能量的仿生结构设计有着非常重要的参考价值，并在此基础上研发出了纳米材料的新合成方法2。结束语我国在生物力学这一门学科的研究上积累了丰富的经验。将力学生物学、生物力学以及细胞分子力学应用于临床，在储备人才、制备理论体系和提供施展平台上发挥着不可替代的作用。在基础研究层面，众多力学模型以及分子力学理论的提出和发展也推动了细胞分子力学的迅速发展；在应用研究层面，细胞分子力学拥有广阔的发展空间，不论是正常细胞还是病理细胞都为疾病的诊断提供了新的思路。基础和应用的有效结合将进一步的促进生物力学的飞速发展。现今，应该总结我国生物力学多年来的发展，从而加强学科交叉融合。此外，还应进一步提高相关研究人员的知识背景，培养新一代教师、研究生的创新能力。从上述内容来看，若保持现状并持续进步，生物力学的发展将会拥有更明朗的前景。参考文献1 姜宗来.生物力学：心血管力学生物学研究的新进展j.医用生物力学.2006（4）：251-253.2 吕守芹、杨帆、龙勉.细胞-分子生物力学研究进展j.医用生物力学.2009（2）.3