体外构建微血管网络是重建工程组织、器官芯片模型和类器官的关键步骤，在组织工程与再生医学、药物筛选和疾病模型等多领域具有重要意义。生物打印技术作为前沿的生物制造手段，通过精确沉积生物材料、细胞和活性分子，能够构建出复杂的微血管网络，重现天然微血管的几何结构和功能特性。本文综述了生物打印微血管网络的研究进展，重点探讨生物打印技术、生物墨水以及微血管网络的生物力学功能评价。
软骨退变是骨关节炎（osteoarthritis，OA）等关节疾病的核心病理标志，其典型特征为软骨基质发生降解、细胞功能出现异常以及结构完整性遭到破坏，这一系列变化严重威胁着患者的生活质量。力学因素对软骨健康与功能的重大影响，早已获得广泛认可，针对其内在作用机制的研究也已较为系统深入。然而，力学刺激究竟如何具体影响软骨，其背后隐藏的规律与内在机制，仍处于持续探索、逐步揭示与不断完善的过程中。本文综述2024年力学刺激与软骨退变领域的研究进展，表明其具有对象更多样、角度更宽广、技术更创新的特点，进一步扩展了人们对力学因素在软骨退变中作用的认识；并回顾了基于力学调控的治疗策略，如运动疗法、生物力学矫正、化学药物治疗、针刀疗法及组织工程，为防治关节退行性疾病提供了理论依据与实践方向。未来研究需聚焦多尺度多角度机制整合及临床转化，以推动精准医疗在软骨退变领域的应用。
探讨脑脊液在脊柱侧弯患者中对脊髓的保护作用，评估其在重力牵引手术过程及日常生活中的缓冲效果，为脊柱侧弯的手术规划和术后康复提供理论依据。
建立脊柱-脊髓三维耦合模型，模拟重力牵引手术和日常生活两种情境下的脊柱生物力学响应，对有脑脊液和无脑脊液两种条件进行对比分析，定量分析脑脊液的缓冲作用。
在重力牵引手术模拟中，脑脊液显著降低了脊髓的应力和变形，脊髓白质与灰质的应力平均降低65%~90%，变形降低70%~95%。在日常生活情境中，脑脊液对脊髓的保护效果在左右屈和前后屈方向更为显著，应力降低幅度达60%~85%。但在扭转方向上，脑脊液的缓冲作用相对较弱，应力降低幅度仅为10%~25%。
脑脊液在重力牵引手术和日常生活中均能显著减小脊髓的应力与变形，降低损伤风险。
设计并验证一种使中心静脉导管不再外置于体表的植入式透析港，并研究中心静脉导管的结构设计对其性能的影响。
通过流量与压强实验验证透析港的可行性。通过有限元方法分析4款代表性的导管结构，记录导管的再循环率、流速压力比和留置粒子占比，分析性能差异。搭建实验平台验证仿真结论，通过盐度测定方法量化动静脉腔液体流向。
透析港能够在45 kPa压强下达到300 mL/min的流量要求。实测中心静脉导管的再循环率为10.7%~23.5%，肝素残留值在2.3%~2.8%之间；其中，束口、正位、侧孔结构的导管表现更优。
植入式透析港可与中心静脉导管相配合，以建立新的血管通路方式。中心静脉导管的结构宜采用束口、正位、侧孔设计，其以低流速压力比换取了较优异的再循环率和肝素锁定性能。研究结果为中心静脉导管的结构设计和临床选用提供理论和实验依据。
探究并联毛细管束仿生理阻抗的可行性及其定量表征方法，为各类体外循环研究提供个性化阻抗模拟方案。
基于并联流阻及管内流动方程，设计制作毛细玻璃管束阻抗模块。类比电阻测试法，通过恒定流动实验分别对毛细管束以及球阀阻抗进行标定。搭建单支路体外循环系统，测试不同输入流量波形下循环各节点压力和流量参数，并构建与实验相对应的0D-Windkessel计算模型。通过调节阻抗及顺应性参数，使计算压力和流量波形与实验中的压力、流量波形相匹配，并利用模型反馈阻抗值验证毛细管束阻抗在脉动实验中的准确性。
恒流标定实验结果表明，毛细管束阻抗在较大流量的区间内能够保持阻抗不随流量改变。进一步将毛细管束阻抗接入脉动循环中，计算模型采用与阻抗恒流实验相同的毛细管束阻抗时，所得压力、流量波形与脉动实验测定结果吻合较好；而相同阻值的球阀布置到脉动实验中时，计算模型所获近端和远端值却相差1倍，且末端计算流量波形与实测波形有较大差异。
毛细管束阻抗具有阻抗不随流量改变的特性，标定方法简单；经恒流实验标定后可直接用于脉动流实验，可为各类医疗设备测试提供定量化的脉动循环工况。
运用样本熵（sample entropy，SEn）探究人体站立平衡能力及其随时间尺度的平衡控制特征，揭示不同支撑条件与站立任务对平衡调节机制的影响。
22名青年（男、女各11名）分别在硬、软支撑面上完成双腿、左腿、右腿站立各30 s。采集压力中心前后、左右方向数据，计算SEn、熵半衰期（entropic half-life，EnHL）及熵变化率。
男性左腿站立于软支撑面时，前后与左右方向EnHL存在显著性差异（P<0.05）；男、女性右腿站立于软支撑面时，前后方向EnHL也有显著性差异（P<0.05）；所有站立条件下，男、女性EnHL均大于100 ms；单腿站立于软支撑面时，男性前后、左右方向SEn显著高于女性（P<0.05）；双腿站立于硬支撑面时，男性熵变化率为-0.005，提示其重心后移且姿势调整较少。另外，男、女性双腿站立于软支撑面左右方向到达EnHL的时间分别为194、192 ms；女性前后方向具有更短的EnHL时间（168 ms）。当站立支撑面发生改变对EnHL的影响较小。
本体感觉减弱可能导致性别间不同肢体的平衡控制策略有所变化：男性更倾向于向前调整，而女性则更倾向于向后调整。双腿站立时性别对平衡控制稳定性影响不明显，但在特定条件干扰下，男性可能需要更多的干预和调整以维持平衡。
爆炸冲击波引发的创伤性脑损伤作为现代战争和民用爆炸事故中的主要致伤类型，其高发性和复杂性引发社会广泛关注，而损伤机制与颅脑防护成为当下研究热点。首先，分析爆炸冲击波的动态载荷特性，并介绍颅脑本构与有限元模型的开发和验证，用于探讨颅脑在爆炸波和枪弹冲击作用下组织和细胞层面的力学响应。其次，系统总结国内外研究工作人员在组织和细胞层面的损伤机制研究与颅脑防护的研究现状。最后，指出当前研究面临的挑战和未来发展方向，并强调跨学科合作与创新的重要性，以推动爆炸冲击波作用下颅脑创伤的研究与应用转化。研究结果可为深化致伤机制的理解并推动多学科交叉融合以及防护头盔的研究提供参考。
探究卵巢癌患者体内腹腔积液在肝脏和膈肌腹膜内壁之间空腔内流动的流场特性以及对肝脏和膈肌腹膜变形的影响。
使用COMSOL中的双向流固耦合分析不同入口速度和黏度函数下腹腔积液与肝脏和膈肌腹膜之间的相互作用。
通过对比模拟结果与CT扫描图的轮廓线，二者位移误差小于5%，证明了模拟的准确性。腹腔积液入口速度从0.1 m/s增至0.15 m/s，膈肌腹膜凸出变形量增加193.3 μm，凹陷变形量减小304.1 μm，同时入口速度增大使得变形区壁面附近黏度增大，提高了癌细胞转移种植的概率。黏度函数主体区域黏度越高，膈肌腹膜凸出变形越大；尾部线性拟合值越大，凹陷变形越小。右叶出口附近凹陷变形区的黏度远大于其他区域，癌细胞更容易在该区域转移。
本研究揭示腹腔积液流动与固体变形之间的关系，预测不同条件下癌细胞易转移种植的部位，为研究流场内癌细胞的运动提供理论基础。
研究脂双层流动性对β1整合素-CD40L相互作用及所介导的癌细胞接触面形成的调节机制。
通过调节含有N-二硫代乙酰胺修饰的二油酰基甘油酰胺（DGS-NTA）含量，制备具不同流动性支撑脂双层膜。膜的功能化通过在膜上锚定具荧光标记的CD40L来实现。通过共聚焦显微成像与荧光恢复后光漂白实验，观察PC9细胞与功能化脂双层间的接触面形成，利用Zhu-Golan散点图提取黏附分子二维动力学数据。
DGS-NTA含量与扩散系数呈负相关，膜的高流动性促进CD40L在接触面内聚集，扩大接触面积。对应于具有高、中、低流动性的3种脂双层而言，β1整合素-CD40L复合物的二维解离常数（2D Kd）分别约为13、31、65 molecules/μm2。
高脂双层膜流动性促进游离CD40L分子扩散并聚集到细胞接触面内，导致β1整合素-CD40L相互作用及其介导的细胞接触面稳定性增强。
为阐明钛表面改性对未成熟树突状细胞（immature dendritic cells，imDCs）免疫功能的调控，在钛表面构建不同晶相纳米形貌，探究imDCs对钛表面不同晶相纳米形貌的力学生物学响应。
通过阳极氧化和煅烧的方法在钛表面构建不同晶相的纳米形貌；将imDCs培养于不同晶相纳米形貌的钛基底上后，通过荧光染色观察不同晶相纳米形貌上imDCs细胞骨架F-actin、黏附及形态的变化；采用实时荧光定量PCR检测黏附分子的表达量；利用活细胞实时成像观察imDCs的迁移行为；通过荧光偏振法检测imDCs的膜流动性。
经阳极氧化和煅烧在钛表面获得了不同晶相纳米形貌，分别为非晶相、锐钛矿和金红石。不同晶相纳米形貌上imDCs的细胞骨架发生重塑，锐钛矿晶相上细胞的铺展面积相对较小，为（353.3±148.5）μm2；黏附的细胞数量最多，为（587±132）个，黏附分子CD11a、integrinβ2、ICAM1、VCAM1的表达量也增加；细胞迁移能力较强，累积迁移距离为（383.6±177.7）μm，欧式迁移距离为（51.82±50.13）μm；膜流动性相对较弱，荧光偏振度为0.348 5±0.041 8。
imDCs能对钛表面不同晶相纳米形貌产生响应，表现出不同的生物力学行为。研究结果为设计具有免疫调控功能的钛生物材料提供理论依据。
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