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纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯
《美国国家科学院院刊》( PNAS)在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算,系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础,及其在纤维化发展蔓延过程中的作用,为细胞间力学信号介导的成纤维细胞(FB)-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据,并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”(Paratensile signaling)。组织器官在受到损伤之后,会发生损伤修复,诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施,慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化,诱发器官衰竭。有研究表明,在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关,包括此次新冠肺炎,会伴有肺部纤维化,重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭,肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因,在组织器官受到损伤或病毒感染之后,组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”(paracrine factors),例如TGF-b,PDGF等诱导,激活分化成为肌成纤维细胞MF,并分泌大量的细胞因子及细胞外基质,造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化,进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号,部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变,也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性,比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年,杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现,在肝脏纤维化早期,肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞,导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止,纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守,以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程,一、力学信号的产生;二、力学信号在细胞外基质传递;三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上,通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果,显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为,团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台,利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织(肝脏、心脏和皮肤)的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式,即旁张力信号作用机制的三个过程:力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应;研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应,并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象,团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法(Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL),利用该数学模型可重现体外实验结果,包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活,同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上,进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统,分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展( fibrotic foci expansion)模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型,并结合数学仿真,发现在纤维化组织和正常组织交界面(border zone)存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯,导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束,能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样,阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延,证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用(图2)。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外(A)和数学模拟(B)仿生模型中,在未干预的情况下,纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号,纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中(C),在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延,但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑,纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据,“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充(见视频),为纤维化病理研究提供了新视角,为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者,杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君,在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接:https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0
清华大学 2021-04-11
基于聚类强化学习的城市道路交叉口交通信号优化方法
一种基于聚类强化学习的城市道路交叉口交通信号优化方法,该方法涉及智能优化技术领域,可以提高单位时间内通过道路交叉口的车辆数。道路交叉口是道路网的重要组成部分,也是路段交通流的瓶颈。研究显示,城市平面交叉口的通行能力只相当于路段上的40%-50%。平面交叉口所消耗的时间约占全程时间的31%,而车辆行驶延误时间中有80%-90%由平面交叉口延误造成。提高城市平面道路交叉口的通行能力,可以减少车辆延误,节约人们的出行时间,增强人们的出行安全,并能够减轻环境污染。  本发明能够根据交叉口的 交通状态自动选择合适的相位动作,以适应交叉口交通状况的变化,能够提高单位时间内通  过交叉口的车辆数,减少车辆延误。与其他聚类强化学习方法的不同之处在于,本发明在学 习过程中,能够根据回报值的标准差动态地增加或减少质心数,能在保证强化学习收敛的前  提下尽可能地减少质心数,从而尽可能减少Q值函数存储空间、提高收敛速度,使交通信号控制策略更快地适应当前交通流情况,从而尽可能减少交通延误。
青岛大学 2021-04-13
一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法
本发明公开了一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法,涉及电力电子控制技术领域,对构网型VSG功率同步控制的变流器输出电压信号复合前馈实现构网型变流器并网系统及实现变流器输出功率解耦的方法。包括构网型VSG功率控制模块、电网参数检测单元、线路阻抗观测器、虚拟阻抗压降前馈环路以及电压信号二次前馈环路。本发明的复合前馈控制策略结合虚拟阻抗和电压幅值与功角补偿,显著减弱了有功与无功功率的耦合作用,实现了高效解耦,适用于复杂电网环境。
南京工程学院 2021-01-12
自来水生产过程控制关键技术研究与自动化、信息化示范工程建设
“自来水生产过程控制关键技术研究与自动化、信息化示范工程建设”项目通过对制水生产流程的关键性工艺流程的研究,针对整个工艺流程大时滞、大惯性和非线性的特点,在原有检测和控制设备的基础上,通过建立与实际工艺和设施相应吻合的系统数学模型,改进控制算法,开发臭氧投加,加矾和加氯系统的智能化自动控制系统,并进行大系统整合、优化,实现对自来水厂整个工艺流程的自动控制,进而提高和稳定出厂自来水的水质,并实现节能降耗。该成果已经在南京城北水厂、北河口水厂、苏州相城水厂得到广泛应用。
东南大学 2021-04-10
自来水生产过程控制关键技术研究与自动化、信息化示范工程建设
简介内容文字控制在150-300字,主要说明成果的特点和技术创新点,应用领域(可以包括:主要技术、经济性能指标,成熟程度,应用前景,投资规模,希望的合作方式、获得的荣誉或专利情况等内容)“自来水生产过程控制关键技术研究与自动化、信息化示范工程建设”项目通过对制水生产流程的关键性工艺流程的研究,针对整个工艺流程大时滞、大惯性和非线性的特点,在原有检测和控制设备的基础上,通过建立与实际工艺和设施相应吻合的系统数学模型,改进控制算法,开发臭氧投加,加矾和加氯系统的智能化自动控制系统,并进行大系统整合、优化,实现对自来水厂整个工艺流程的自动控制,进而提高和稳定出厂自来水的水质,并实现节能降耗。该成果已经在南京城北水厂、北河口水厂、苏州相城水厂得到广泛应用。  ①平流池出水实际浊度值与设定浊度值的偏差在95%以上时间内应小于等于±1NTU(目前南京市自来水公司浊度内控标准允差±2NTU ); ②出厂自来水余氯在95%以上时间内控制在0.6mg/L~0.8mg/L (目前南京市自来水公司出厂自来水余氯内控范围为0.6mg/L~1.0mg/L); ③(相比目前)年均节约矾耗≥8%; ④(相比目前)年均节省氯气投加量≥10%; ⑤(相比目前)年均节省电耗≥5%; ⑥(相比目前)年均节约反冲洗水量≥10%; ⑦从自来水总公司调度控制中心,可实现对城北水厂一泵房(取原水)、二泵房(输出自来水)远程监视和远程调度。获得4项发明专利授权,5项软件著作权授权 1.基于废水排放比例采样时刻低比例系数的确定方法 专利号:ZL201110280585.3 2.在线采集水质数据有效性的诊断方法             专利号:ZL200910185421.5 3.一种水厂臭氧接触池进水流量的在线测量方法     专利号:ZL200910233689.14.基于RFID 的记忆式废水留样装置                专利号:ZL201120354013.0   ① 平流池出水实际浊度值与设定浊度值的偏差 在 95% 以上时间内应小于等于± 1NTU (目前南京市自来水公司浊度内控标准允差± 2NTU ); ②出厂自来水余氯在95%以上时间内控制在0.6mg/L~0.8mg/L (目前南京市自来水公司出厂自来水余氯内控范围为0.6mg/L~1.0mg/L); ③(相比目前)年均节约矾耗≥8%; ④(相比目前)年均节省氯气投加量≥10%; ⑤(相比目前)年均节省电耗≥5%; ⑥(相比目前)年均节约反冲洗水量≥10%; ⑦从自来水总公司调度控制中心,可实现对城北水厂一泵房(取原水)、二泵房(输出自来水)远程监视和远程调度。获得4项发明专利授权,5项软件著作权授权 1.基于废水排放比例采样时刻低比例系数的确定方法 专利号:ZL201110280585.3 2.在线采集水质数据有效性的诊断方法             专利号:ZL200910185421.5 3.一种水厂臭氧接触池进水流量的在线测量方法     专利号:ZL200910233689.14.基于RFID 的记忆式废水留样装置                专利号:ZL201120354013.0
东南大学 2021-04-13
电动汽车分布式驱动轴向磁场定子无铁心高效永磁轮毂电机及其控制关键技术研发
作为一种新型分布式驱动方式,轮毂电机驱动技术颠覆了汽车传动产业,使得轮毂电机驱动成为纯电动汽车领域的一个重要研究方向。与传统集中式驱动汽车相比,轮毂电机分布式驱动电动汽车具有传动效率高、车内空间布置灵活、轴荷分布合理、驱动/制动系统独立可控、底盘结构简化、行驶稳定性强、车辆噪声低、再生制动回收率高等特点。轮毂电机驱动电动汽车能够体现出节能、安全、环保的汽车设计理念,代表着未来电动汽车发展的重要方向。  
南京航空航天大学 2021-04-14
PLC、变频器、伺服电器控制柜等 电控系统、自动控制系统设计及现场调试
一 、科研领域及方向:自动控制和智能仪表。PLC、变频器、伺服电器控制柜电控系统、自动控制系统设计、现场调试工作。二、服务范围:为中小企业提供电气自动化设计、制作、维修、调试等一条龙服务。 1、 为企业个人提供完整超值的电气自动化工程技术一条龙服务。2、 各种品牌PLC、HMI编程;各种品牌变频器、工控仪表调试;3、 货正价低的各种品牌电气元器件。4、 自工程投标、技术方案、电气施工图设计、元器件采购、电器柜制作、自动化编程调试、现场施工管理等整套工程负责到底。三、合作方式1、项目论证、可研等前期工作2、签署合作合同3、全套技术施工图、系统说明书、技术资料4、系统实施5、客户验收 6、提供3年免费技术支持(7×24h)。
南京工程学院 2021-04-13
一种服务于两台数控机床上下料移动机器人的控制技术
项目简介 行走装置增加一个辅助定位机构并采用视觉系统,能实现机器人精确移动和定位; 控制系统采用了无线收发模块,去除了传统网络中的传输线缆,利用微波、射频(RF) 等 无线技术构成网络,收发数据,这就解决了连线多,易出故障,安装较繁琐,布线不便 的问题;采用目前最低功耗和较低成本的短距离无线通信 ZigBee 技术,ZigBee 技术拥有 低数据速率和快速反应的特点。目前应用在数控机床上的无线通信技术主要有无线局域 网技术、蓝牙技术,由于无线局域网技术在抗干扰方面的不足,以及蓝牙协议的
江苏大学 2021-04-14
东南大学仪器科学与工程学院信号源发生器采购公开招标公告
东南大学仪器科学与工程学院信号源发生器采购 招标项目的潜在投标人应在东南大学采购中心网(https://dnzb.seu.edu.cn/)获取招标文件,并于2022年06月24日 09点00分(北京时间)前递交投标文件。
东南大学 2022-06-01
基于硅基微机械悬臂梁T型结直接加热式毫米波信号检测器
本发明的基于硅基微机械悬臂梁T型结直接加热式毫米波信号检测器,由悬臂梁耦合结构、T型结、直接加热式微波功率传感器和开关构成。悬臂梁耦合结构包括两组悬臂梁,每组悬臂梁由两个对称的悬臂梁构成,两个悬臂梁之间CPW传输线的电长度在所测信号频率范围内的中心频率35GHz处为λ/4。功率通过第一直接加热式微波功率传感器进行检测;频率检测通过利用直接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号的合成功率实现;相位检测通过将两路在中心频率处相位差为90度的耦合信号,分别同两路等分后的参考信号合
东南大学 2021-04-14
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