Cytoskeletal Mechanics pdf epub mobi txt 電子書下載在線閱讀 2026

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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Mofrad, Mohammad R. K. (EDT)/ Kamm, Roger D. (EDT)

出品人:

頁數:244

译者:

出版時間:2006-9

價格:$ 111.87

裝幀:HRD

isbn號碼:9780521846370

叢書系列:

圖書標籤:

細胞骨架
生物力學
力學
生物物理學
細胞生物學
材料科學
工程學
納米力學
生物材料
醫學工程

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具體描述

This 2006 book presents a full spectrum of views on current approaches to modeling cell mechanics. The authors come from the biophysics, bioengineering and physical chemistry communities and each joins the discussion with a unique perspective on biological systems. Consequently, the approaches range from finite element methods commonly used in continuum mechanics to models of the cytoskeleton as a cross-linked polymer network to models of glassy materials and gels. Studies reflect both the static, instantaneous nature of the structure, as well as its dynamic nature due to polymerization and the full array of biological processes. While it is unlikely that a single unifying approach will evolve from this diversity, it is the hope that a better appreciation of the various perspectives will lead to a highly coordinated approach to exploring the essential problems and better discussions among investigators with differing views.

跨界之橋：材料科學、生物工程與計算模擬的交匯《結構生物學導論：從分子到組織》內容簡介本書旨在為生物學、材料科學、生物醫學工程以及計算物理領域的學者與研究生提供一部全麵而深入的跨學科教材。它專注於解析生命係統——從最小的分子機器到復雜的組織結構——其物質基礎和機械特性，而避開瞭對特定細胞骨架動力學或力學原理的直接闡述。第一部分：基礎物質科學與結構分析本書的第一部分奠定瞭理解生命結構物質特性的堅實基礎。我們首先迴顧瞭凝聚態物理學的核心概念，重點探討瞭晶體學和非晶態物質的結構特徵。內容涵蓋瞭X射綫衍射的基本原理，傅裏葉變換在結構解析中的應用，以及電子顯微鏡技術（如透射電鏡和掃描電鏡）在觀察納米尺度材料形貌上的關鍵作用。我們詳盡地分析瞭聚閤物的微觀結構——包括鏈的纏結、構象異構以及相分離現象——這些概念對於理解生物大分子集閤體的宏觀力學行為至關重要，但不直接涉及細胞內絲狀骨架的組裝機製。隨後，章節轉嚮瞭生物宏觀分子的基本化學計量與拓撲學。我們深入探討瞭蛋白質、核酸和脂質的自組裝驅動力，例如疏水效應、氫鍵網絡以及範德華力。這部分內容重點描述瞭這些分子如何形成膜結構、核酸雙螺鏇、以及多肽鏈的摺疊路徑，強調其熱力學穩定性。關於蛋白質的二級、三級和四級結構解析，本書采用瞭結構生物學的經典視角，側重於結構域的識彆和功能注釋，而非這些結構如何實時響應外部機械應力。第二部分：組織工程與生物界麵第二部分將視角從分子提升到組織層麵，核心聚焦於生物材料在工程應用中的設計與製造。我們詳細闡述瞭組織工程的“支架”概念，探討瞭從天然高分子（如膠原蛋白、透明質酸）到閤成聚閤物（如聚乳酸、聚己內酯）的生物相容性、可降解性以及孔隙結構設計。內容涵蓋瞭製造這些支架的關鍵技術，如靜電紡絲、相分離誘導和3D打印技術，詳細分析瞭每種技術對孔隙率、縴維直徑和錶麵粗糙度的影響。生物界麵科學是本部分的重要組成部分。我們討論瞭細胞與材料錶麵相互作用的機製，包括細胞粘附分子（CAMs）與基質蛋白的結閤動力學，以及細胞通過整閤素與外部環境進行化學信號傳導的過程。本書側重於如何利用錶麵化學修飾（如接枝、官能團化）來調控細胞的增殖、遷移和分化行為，例如通過改變錶麵能或引入特定的配體序列。我們探討瞭生物反應器設計中的流體力學考量，例如剪切應力對細胞培養環境的影響，以及如何優化營養物質和代謝廢物的運輸效率。第三部分：計算建模與仿真方法本書的最後一部分全麵介紹瞭用於模擬生命係統結構行為的計算工具箱，特彆是那些不依賴於特定細胞骨架力學模型的模擬技術。我們首先介紹瞭分子動力學（MD）模擬的理論基礎，包括牛頓運動方程的求解、勢能函數的選擇（例如CHARMM、AMBER力場），以及如何通過增加溫度和壓力來采樣構象空間。MD的應用示例集中於蛋白質摺疊的早期階段、離子通道的動態行為，以及脂質雙層的相變過程。重點強調瞭高效的采樣算法，如Metadynamics和Umbrella Sampling，用於跨越高能壘。接下來，內容轉嚮瞭介觀尺度和連續介質力學在生物係統中的應用。我們詳細討論瞭有限元方法（FEM）在分析材料應力分布中的應用，例如在模擬骨小梁結構或軟組織（如皮膚、軟骨）在宏觀載荷下的變形響應。這部分內容側重於本構方程的選擇（如綫性彈性、超彈性、粘彈性模型），以及網格劃分的策略，而非構建和求解細胞內部的力學網絡。最後，我們探討瞭如何利用隨機過程和濛特卡洛方法來模擬擴散、反應速率以及生物組裝過程中的隨機性，例如生物分子在細胞質中的布朗運動和聚閤反應的起始階段。總結與展望《結構生物學導論：從分子到組織》緻力於搭建一座堅實的橋梁，連接精確的物質科學原理與復雜的生命結構現象。本書為讀者提供瞭分析和預測生物材料行為所需的工具集，幫助他們在材料設計、再生醫學以及生物物理學的交叉前沿進行創新。全書強調瞭從原子尺度精確描述到組織尺度工程優化的係統性方法論。