The Innovation | 生物力学与力学生物学：驱动健康与医学变革的重要力量

人体所处的力学环境深刻影响生命活动，并与疾病的发生发展密切相关。生物力学与力学生物学的研究成果，不断推动着诊断、治疗与康复手段的创新，为生物医学应用奠定了坚实基础。然而，这些研究成果尚未充分尚未充分融入临床决策，力学发现与医学应用之间仍存在转化鸿沟。

本文全面梳理心血管系统、骨骼与关节、眼组织、肝脏、肺、颅颌系统、癌症和免疫系统等关键领域的生物力学与力学生物学研究。首先，文章介绍了拉伸、压缩、剪切应力、静水压力和细胞外基质刚度等核心力学变量，阐述它们在生理和病理条件下的作用。进而，本文从生物力学研究角度，总结了细胞、组织和器官的力学特性和行为，以及液体与气体的动力学相关研究进展。这些工作测定了生物材料的力学参数，构建了描述其力学行为的本构关系，并揭示了生物体内的流体流动规律，为深入理解生命系统中的力学环境奠定了坚实基础。

在此基础上，本文从力学生物学研究角度，探讨了力学因素如何调控分子、细胞和组织功能，重点介绍了整合素（integrins）、Piezo、Yes相关蛋白（YAP）、转化生长因子-β（TGF-β）、蛋白激酶B（Akt/PKB）、Notch及Wnt等关键的力学感受器与效应器及其信号通路。这些研究揭示了细胞如何感知和转导力学信号，阐明了力学因素如何影响细胞的形态、运动、分裂、增殖、分化和凋亡等基本生命过程。

基于上述基础研究，文章进一步展望了生物力学与力学生物学的应用前景，重点介绍其在力学标志物开发、癌症诊断与治疗、疫苗设计、组织损伤修复与功能重建，以及畸形矫正与功能补偿等方面的潜在应用贡献。最后，文章从跨学科融合、人工智能赋能、生物力学建模与仿真、极端环境、新兴分支（如力基因组学和力表观遗传学）等角度，展望了生物力学与力学生物学的未来发展方向。同时指出，推进传统生物力学研究，着力解决生物流体动力学的在体表征、活体材料本构关系、力学参量的性质及其生物学意义等挑战，将为深入理解生命现象和揭示疾病机制提供重要支撑。