《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

液体磁性磨具是由我在国际上首先提出并研制成功的一种新型精密光整加工技术，具有良好的材料适应性，可以实现对各种金属材料零件、陶瓷材料零件等的光整加工，可以获得较低的表面粗糙度 值，具有良好的可控性，可方便的通过调节磁场强度来控制整个加 工表面或局部表面研磨压力的大小，且光整加工所需要的设备简单，对设备的精度要求不高，可以方便地应用于生产实践，在复杂 型面、孔等表面精密加工方面具有具有明显的优势，居国内领先水平。

本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于军工、船舶、航海、航天航空等领域中温度在-40℃下，密封轴径大于 160 mm 的真空密封或正压密封。 本发明所要解决的技术问题是，现有磁性液体密封的方法不能适用于低温大直径条件，因此，提供一种低温大直径磁性液体密封装置，使得低温条件下大直径密封件转动扭矩从 7kg•m 降到 3kg•m，满足实际需要。 本发明的技术方案：根据低温、大直径条件来设计磁性液体密封结构和选择磁性液体的物理参数。 低温大直径磁性液体密封装置包括：小端盖、轴承、极靴、外套、轴套、永磁铁、磁性液体、橡胶密封圈、调节垫片、大端盖、螺钉。安装时先将橡胶密封圈嵌入极靴中， 然后把轴承、极靴、永磁铁、极靴、轴承依次紧靠外套内凸台右侧；将磁性液体均匀地注入轴套上的密封齿后，装入上面已装好的轴承、极靴、永磁铁、极靴、轴承内部，用螺钉将小端盖固定在轴套上，接着将调节垫片和大端盖依次装在轴承右侧，最后用螺钉相连外套和大端盖，这样小端盖、轴承、极靴、永磁铁、极靴、轴承、调节垫片、大端盖之间相互压紧，使密封装置轴向固定，从而磁性液体在磁场的作用下吸附在密封齿的间隙中，形成可靠密封。 本发明中使用磁性液体的基载液选用优质煤油或硅酸盐脂类或二脂类，它们在-40℃时仍具有良好的流动性，磁性液体中磁性颗粒的粒径小于 5 nm，满足低温使用要求。 本发明的有益效果是，由于轴套上设有密封齿及优化的齿形参数，选用优质煤油或硅酸盐脂类或二脂类的基载液和磁性颗粒的粒径小于 5 nm，实现了-40℃时的大直径磁性液体密封，使转动扭矩降低，泄漏率低于 10-11pal·m3/s，使用寿命长，而且装配方法简单，克服了原有密封的弊端。

该装置属专利技术，主要应用与机械工程磁性液体密封领域，特别适用于高温条件下磁性液体真空密封。 很多场合下磁性液体密封装置工作在温度较高的情况下，使得永磁体的磁性下降，磁性液体也随温度的升高粘度降低、磁性性能下降，导致在密封过程中少量的磁性液体脱离极靴的吸附沿着导磁套滴入真空室，对真空室造成污染。

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该装置属专利技术，主要应用与机械工程磁性液体密封领域，特别适用于高温条件下磁性液体真空密封。 很多场合下磁性液体密封装置工作在温度较高的情况下，使得永磁体的磁性下降，磁性液体也随温度的升高粘度降低、磁性性能下降，导致在密封过程中少量的磁性液体脱离极靴的吸附沿着导磁套滴入真空室，对真空室造成污染。 技术特点： 它能够有效地收集滴落的磁性液体。 由于导磁套的末端装有环形永磁体，将滴落的磁性液体有效的吸附在永磁体上，达到防止磁性液体污染真空室的目的。本发明结构简单，实用方便。

工业染料废水的处理及环境水中染料污染的去除越来越为人们所关注。因此各种生物降解及物理-化学方法，如絮凝、催化氧化、膜过滤和吸附等，都被用于染料废水的处理，其中吸附去除法因其经济、高效、操作简便，应用最为广泛。本项目涉及的Fe3O4磁纳米颗粒，与纯Fe3O4纳米颗粒相比，吸附能力更强，可用于清除染料废水中的阴离子染料分子，此外，吸附了染料分子的磁纳米颗粒可通过使用外部磁铁迅速去除，不会引起二次污染。能为染料污染的清除提供一种高效便捷经济的工具。

提供一种通过直流电泳沉积法制备磁性活性炭的方法：利用铁盐溶胶中含铁胶粒带正电荷的性质，在外加脉冲电场作用下使铁胶体颗粒定向电泳至固定于阴极附近的活性炭微孔洞中；然后通过在碱溶液中浸渍发生原位共沉淀反应得到磁性活性炭。本技术方法可实现强磁性磁性活性炭的绿色高效制备，与已有方法相比，磁性活性炭中磁性物含量高，磁性强，同时工艺简单，成本较低，经改造后适于工业生产。