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社论：生物材料的摩擦学行为
支架，关节和牙科植入物，骨科固定装置，内部支撑以及生物组织的替代只是广泛依赖生物材料的许多医学应用中的少数。在这些应用中，生物材料经常经历带有摩擦学相互作用的机械力。影响这些材料的长期性能和耐用性的主要因素之一是它们的摩擦学特征，其中包括摩擦行为，润滑和耐磨性。已经进行了许多研究，以理解当前情况下开发的创新生物材料的机械性能。但是，迫切需要进一步调查其摩擦学特性以确认其适合医疗应用的性能。关于在各种功能条件下（包括负载，反体性能，持续时间，尤其是润滑培养基）的生物材料摩擦学评估的文献不足。本研究主题的主要目的是阐明生物材料摩擦学特性研究中的最新发展，为研究人员提供了一个论坛，以分享其最新发现，详尽的评论，方法论的进步和示例性案例研究，以“生物材料的摩擦学行为”领域的特定领域。本研究主题侧重于（Abakay等人）当前对生物材料磨损的理解，（Imran等人）其机械微结构和摩擦学行为之间的关系，以及（Ouerfelli等）; Imran等。; Ouerfelli等。生物材料的摩擦学行为的最新进展。研究主题的结构是为生物材料的研究人员提供一个平台，具有三个核心贡献（Abakay等人）。
人工智能时代的蛋白质结构预测
机械活性蛋白对于无数生理和病理过程至关重要。在单分子力谱 (SMFS) 技术的进步的指导下，我们已经在分子水平上了解了机械活性蛋白如何感知和响应机械力。然而，即使是 SMFS 也有其局限性，包括在力加载实验中缺乏详细的结构信息。这正是分子动力学 (MD) 方法大放异彩的地方，它以飞秒时间分辨率提供原子细节。然而，MD 严重依赖于高分辨率结构数据的可用性，而大多数蛋白质都无法获得这些数据。例如，蛋白质数据库目前存储了 192K 个结构，而 Uniprot 上有 231M 个蛋白质序列。但许多人认为，这一差距可能很快就会缩小。在过去的一年里，基于人工智能的 AlphaFold 能够根据蛋白质序列预测近天然蛋白质折叠，从而在结构生物学领域引起了轰动。对于一些人来说，AlphaFold 正在促成结构生物学与生物信息学的融合。在这里，我们使用我们小组首创的计算机模拟 SMFS 方法，研究 AlphaFold 结构预测在研究葡萄球菌粘附蛋白的机械性能方面的可靠性。我们的结果表明，AlphaFold 可以产生极其可靠的蛋白质折叠，但在许多情况下无法准确预测高分辨率蛋白质复合物。尽管如此，结果表明 AlphaFold 可以彻底改变对这些蛋白质的研究，特别是通过允许对蛋白质结构进行高通量扫描。同时，我们表明 AlphaFold 结果需要验证，不应盲目使用，否则可能会获得错误的蛋白质机制。
记忆的机械基础——MeshCODE 理论
生物科学的一个主要未解之谜是信息在大脑中以何种形式存储，存储在哪里。我认为记忆以机械编码的二进制格式存储在大脑中，写入细胞-细胞外基质 (ECM) 粘连中发现的蛋白质构象中，这些粘连组织每个突触。这里概述的 MeshCODE 框架代表了动物数据存储的统一理论，以二进制格式提供动态和持久信息的读写存储。含有力依赖开关的机械敏感蛋白可以持久存储信息，可以使用机械力的微小变化写入或更新信息。这些机械敏感蛋白（如踝蛋白）支撑每个突触，形成一个开关网络，这些开关共同形成一个代码，即所谓的 MeshCODE。大型信号复合物根据开关模式在这些支架上组装，这些复合物既可以稳定模式，又可以协调突触调节器以动态调节突触活动。突触传递和动作电位脉冲序列将操作细胞骨架机制来写入和更新突触 MeshCODE，从而将这种编码传播到整个生物体。根据既定的生物物理原理，这种记忆的机械基础将为大脑中的数据存储提供物理位置，而二进制模式（编码在突触支架中存储信息的机械敏感分子中）和在其上形成的复合物则代表印迹的物理位置。此外，将感官和时间输入转换为二进制格式并进行存储将构成可寻址的读写记忆系统，支持将思维视为有机超级计算机的观点。
用户指南
1.在使用该设备之前，请阅读本手册的所有说明和警示标记，电池和所有适当的部分。2。注意---降低受伤的风险，损害甚至破裂。请使用手册后使用它。如果引起个人3。不要拆卸电池。需要服务或维修时，将其带到合格的服务中心。不正确的重新组装可能会导致燃料风险。4。要降低电击风险，请在尝试进行任何维护或清洁之前断开所有连接。关闭设备不会降低这种风险。5。注意 - 只有合格的人员才能使用逆变器安装此设备。6。为了获得此电池的最佳操作，请遵循所需的规格选择适当的电缆尺寸。7。在电池上或周围使用金属工具时要非常谨慎。存在一个潜在的风险，可以放下火花或短路电池或其他电气部件的工具，并可能引起爆炸或火灾。8。请严格遵循安装程序。9。为了支持全输出负载，在并行连接中，大于6KVA的逆变器至少2组LPBF48V。10。接地指令 - 该系统应连接到永久接地系统。一定要遵守本地要求。11。切勿引起交流输出和直流输入短路。当直流输入短电路时，请勿连接到主电源。12。警告！只有合格的服务人员才能为此设备提供服务。13。电池应安装在室内，并远离水，高温机械力和火焰。14。请勿在0°C以下或超过55°C的任何温度环境中安装电池，湿度超过80％。15。不要将任何重物放在电池上。
剪切和静液压应力调节胎儿心脏瓣膜通过YAP介导的机械转导
抽象在临床上严重的先天性心脏瓣膜缺陷是由于不当生长和对传单中的心内膜垫子的重塑而产生的。遗传突变已经进行了广泛的研究，但解释了不到20％的病例。通过跳动心脏产生的机械力驱动瓣膜开发，但是这些力如何共同确定阀生长和重塑，仍然是全面了解的。在这里，我们将这些力对阀尺寸和形状的影响解散，并研究YAP途径在确定大小和形状中的作用。低振荡性剪切应力促进瓣膜内皮细胞（VEC）的YAP核易位，而高单向剪切应力限制了细胞质中的YAP。瓣膜间质细胞（VIC）中的静水压缩应力激活的YAP，而拉伸应力停用的YAP。yap激活促进了VIC增殖并增加了瓣膜大小。虽然YAP抑制增强了VEC和受影响瓣膜形状的细胞细胞粘附的表达。最后，在雏鸡胚胎心脏中进行左心房连接，以操纵体内剪切和静水压力。左心室中的受限流动引起的球状和不塑性的左室（AV）阀具有抑制YAP表达。相比之下，持续YAP表达的右AV阀正常增长和细长。这项研究建立了一个简单而优雅的机械生物学系统，通过该系统的转导局部应力调节瓣膜的生长和重塑。该系统将传单带入室发育的适当尺寸和形状，而无需使用遗传规定的时序机制。
医疗政策 - 替代物理治疗方式-实验性/研究性
实验/研究 描述/背景 物理治疗 (PT) 使用特定的活动或方法来治疗功能丧失时的残疾；这些方式由既定的物理治疗/职业治疗 (OT) CPT 代码表示。本政策不涉及既定的 PT/OT 治疗方式。 定义 通常，物理治疗是通过使用治疗性锻炼和应用旨在恢复或促进正常功能或发育的方式治疗身体功能障碍或损伤。物理治疗方式是产生特定治疗反应的物理剂。最常用的物理方式包括热、冷、声音、电、机械力和光。这些方式用于增强物理治疗计划，帮助个人恢复正常的功能活动能力。然而，在 PT/OT 领域还有其他疗法和计划被认为是既定护理程序的替代方案，这些替代方案将在下文讨论。 交互式节拍器程序 交互式节拍器 (IM) 程序旨在提高处理速度、注意力以及协调性。受训者戴上耳机，听到固定、重复的参考节拍；他们按压手或脚传感器，试图匹配节拍，同时接收视觉和听觉反馈。IM 计划已被推广为治疗患有注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 的儿童和其他有特殊需要的儿童，以提高注意力、专注力和协调能力。它还被推广用于提高运动成绩、评估和提高正常儿童的学业成绩，以及提高儿童在艺术方面的表现（例如舞蹈、音乐、戏剧、创意艺术）。此外，IM 计划还
磁性粒子成像的进步
组织稳态取决于更新和分化之间命运选择的精确平衡，这在肿瘤开始期间失调。近年来已经取得了很多进展，以表征单细胞水平的细胞命运选择的动力学，但它们的潜在机械基础通常仍不清楚。特别是，尽管物理力越来越被视为细胞行为的调节剂，但对全球组织力学如何与局部细胞命运选择相互作用的统一描述。专注于皮肤表皮作为具有复杂命运选择的多层组织的范式，我们开发了一个基于3D顶点的模型，其基础层中受到限制的增殖，表明空间的力学和竞争自然会引起体内平衡和中性漂移动态，实验可以看到。然后，我们探索引入机械不均匀性的效果，从而使亚群具有不同的张力。我们发现，相对较小的机械差异可以足以使细胞倾斜到对称的更新和指数生长。重要的是，模拟预测，这种机械不均匀性是通过单细胞形状的不同形态变化反映的。这使我们得出了两个非常不同的实验可测量参数，细胞形状和长期克隆动力学之间的主关系，我们使用基本细胞癌（BCC）模型验证了这些基础细胞癌（BCC），这些模型由小鼠尾部表皮中的克隆平滑过表达组成。总的来说，我们提出了一个理论框架，以将机械力，定量的细胞形态和复杂组织中的细胞命运结局联系起来。
动能剂量作为比较球的统一度量...
机械化学利用机械力激活化学键。它为（生物）有机和无机合成提供了环境良性的路线。但是，机械化学结果的直接比较通常非常具有挑战性。除了实验参数（铣削频率，持续时间，球数和大小）外，在机械化学合成方案中，球磨机设置（机械设计和磨削几何形状）差异很大。这个事实在这个令人兴奋的研究领域中提出了进一步进展的严重问题，因为球磨机的设置和实验参数决定了将多少动能转移到化学反应中。在这项工作中，我们通过将球磨坊提供的能量剂量作为一个统一的度量来解决比较机械化学反应结果的挑战。在此任务中，我们将运动学建模应用于在不同的工作原理下运作的两个球磨机，以表达能量剂量作为实验参数的数学函数。通过检查能量剂量对木质纤维素生物量（Beechwood）机械催化解聚（MCD）程度的影响，我们发现两个球磨机的水产物产物（WSP）的产量（WSP）产量之间的线性相关性。有趣的是，当在研磨罐壁上形成底物层和/或研磨培养基时，鉴定出水溶性产物产量和能量剂量之间的弱非线性相关性。我们证明了化学反应在线性方向上实现了动能的最佳利用，从而提高了给定能量剂量的WSP产量。在更广泛的环境中，当前的分析概述了能量剂量作为机械化学中统一度量的有用性，以进一步了解从不同实验条件下运行的不同球磨机获得的反应结果。
人类大脑类器官的力学
人类大脑特有的回旋形状最早出现在埃德温·史密斯纸莎草书中，这是一份可追溯到公元前 1700 年的埃及手稿，其中将大脑回旋与熔融金属中的波纹或皱纹进行了比较 [1]。自 19 世纪初以来，这些回旋的描述、发展和功能也一直是研究的主要课题 [2]。回旋的可见上部称为脑回，其深沟称为脑沟。从几何学上讲，回旋增加了给定体积的大脑的表面积。从功能角度来看，它们被认为具有增加皮质内神经元体数量和促进神经元之间连接从而减少电信号在不同区域之间传输时间的战略功能。尽管人们提出了不同的解释，但脑回形成背后的机制尚未完全了解。现在人们普遍认为，人类大脑折叠的出现是内在的机械力而不是外部约束[3]。最近的观察性研究[4,5]进一步支持了皮质在发育过程中快速切向扩张是折叠的主要驱动力[2,6-9]。 44 从最简单的物理层面上讲，折叠的开始可以理解为压缩的上皮层中弹性能量的初始积累，以及薄膜和基底的褶皱变形部分释放。实验中，这种不稳定性可以在与弹性盘结合的圆形壳的受限聚合物膨胀中观察到，这引发了相同类型的褶皱模式[10-14]。在由具有不同膨胀特性的聚合物凝胶制成的双层大脑原型52上进行的类似实验53再现了与真实大脑的脑回和脑沟相似的褶皱54[15]。55
TCR捕获键非线性控制CD8合作以塑造T细胞特异性
在动态生物力学调制下，自然进化的T细胞受体（TCR）在区分非自身抗原与自我抗原方面表现出非常高的特异性。相比之下，工程设计的高级TCR通常会失去这一特殊的城市，从而与自我抗原和靶向毒性产生交叉反应。这种差异的基本机制尚不清楚。我们的研究表明，天然TCR利用机械力与其同源抗原形成最佳的捕获键。此过程依赖于机械功能的TCR - PMHC结合界面，该界面可以通过MHC和CD8中力引起的顺序构象变化，从而实现了强力增强的CD8 copector与MHC-α1α2域结合。相反，工程设计的高级tcrs与其父母TCR的同源PMHC形成了刚性，紧密结合的接口。这种刚性阻止了力诱导的构象变化，以实现最佳捕获键形成所需的构象变化。矛盾的是，这些高级的TCR可以与其父母TCR的非刺激性PMHC形成中等的捕获键，从而导致脱靶交叉反应性和降低的特异性。我们还开发了综合的力依赖性TCR - PMHC动力学功能图，能够区分功能和非功能性TCR - PMHC对并识别有毒的，交叉反应的TCR。这些发现阐明了天然TCR的特异性机械化学基础，并突出了CD8在靶向同源抗原中的关键作用。这项工作为工程TCR提供了有价值的见解，具有提高的特异性和对非自身抗原的效力，尤其是在癌症免疫疗法和传染病治疗中的应用，同时最大程度地降低了自我抗原交叉反应性的风险。