कोशिका और ऊतक यांत्रिकी
बल के अधीन संपूर्ण कोशिकाओं और ऊतकों का विरूपण, प्रवाह और पुनर्प्राप्ति कैसे होती है, इसे नरम विस्कोइलास्टिक सामग्री के रूप में माना जाता है जिनकी कठोरता उनकी आंतरिक संरचना को दर्शाती है।
Definition
कोशिका और ऊतक यांत्रिकी इस बात का वर्णन है कि कोशिकाएं और ऊतक लगाए गए बलों और विरूपणों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, जिसे लोचदार मापांक और विस्कोइलास्टिक विश्राम व्यवहार द्वारा चित्रित किया जाता है।
Scope
यह विषय कोशिकाओं और ऊतकों के यांत्रिक लक्षण वर्णन को शामिल करता है: तनाव, खिंचाव, लोच और विस्कोइलास्टिसिटी की अवधारणाएं जो नरम जैविक पदार्थ पर लागू होती हैं, कठोरता निर्धारित करने में साइटोस्केलेटन और बाह्य मैट्रिक्स की भूमिका, और यांत्रिक प्रतिक्रिया को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकें। आणविक-स्तर की साइटोस्केलेटल यांत्रिकी और बल संवेदन को पड़ोसी विषयों में माना जाता है; यहां ध्यान कोशिकाओं और ऊतकों के समग्र सामग्री व्यवहार पर है।
Core questions
- नरम जैविक सामग्री के लिए तनाव, खिंचाव और लोचदार मापांक को कैसे परिभाषित किया जाता है?
- कोशिकाएं और ऊतक शुद्ध रूप से लोचदार होने के बजाय विस्कोइलास्टिक क्यों होते हैं?
- एक कोशिका या ऊतक की कठोरता को कौन सी आंतरिक संरचनाएं निर्धारित करती हैं?
- कोशिकाओं और ऊतकों की यांत्रिक प्रतिक्रिया को कैसे मापा जाता है?
Key theories
- नरम ऊतक की विस्कोइलास्टिक प्रतिक्रिया
- कोशिकाएं और ऊतक लोचदार भंडारण और चिपचिपा अपव्यय को जोड़ते हैं, इसलिए विरूपण के प्रति उनकी प्रतिक्रिया दर और समय पर निर्भर करती है, जिससे तनाव विश्राम और रेंगना जैसी घटनाएं होती हैं जिन्हें एक एकल लोचदार मापांक द्वारा पकड़ा नहीं जा सकता है।
- संरचना-निर्धारित कठोरता
- एक कोशिका या ऊतक की मापी गई कठोरता उसकी आंतरिक वास्तुकला—साइटोस्केलेटल नेटवर्क, झिल्ली तनाव और बाह्य मैट्रिक्स—को दर्शाती है, न कि एक आंतरिक सामग्री स्थिरांक को, इसलिए यांत्रिकी संरचना पर रिपोर्ट करती है।
Mechanisms
नरम जैविक सामग्री तनाव के तहत एक तात्कालिक लोचदार घटक और एक समय-निर्भर चिपचिपा घटक दोनों के साथ विकृत होती है, क्योंकि उनके भार-वहन करने वाले तत्व बहुलक नेटवर्क और तरल पदार्थ होते हैं न कि कठोर ठोस। कोशिकाओं में, साइटोस्केलेटन और झिल्ली प्रतिक्रिया निर्धारित करते हैं; ऊतकों में, बाह्य मैट्रिक्स और कोशिका-कोशिका आसंजन आगे की संरचना जोड़ते हैं। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी, माइक्रोपिपेट एस्पिरेशन और रियोमेट्री जैसे जांच नियंत्रित विरूपण लागू करते हैं और परिणामी बल या विश्राम को रिकॉर्ड करते हैं, जिससे ऐसे मापांक प्राप्त होते हैं जो लोडिंग की दर और इतिहास के साथ भिन्न होते हैं।
Clinical relevance
ऊतक की कठोरता फाइब्रोसिस, उम्र बढ़ने और ट्यूमर के बढ़ने के साथ बदलती है, और कोशिका के यांत्रिक फेनोटाइप का अध्ययन स्थिति के एक मार्कर के रूप में किया जाता है, इसलिए यहां की यांत्रिकी मेकैनोबायोलॉजी और पैथोलॉजी के लिए शैक्षिक संदर्भ है न कि नैदानिक या उपचार सलाह।
History
बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में फंग द्वारा व्यवस्थित किए गए ऊतकों के निरंतर बायोमैकेनिक्स को एकल कोशिकाओं तक विस्तारित किया गया क्योंकि माइक्रोमैनिपुलेशन और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी ने सेलुलर लोच और विस्कोइलास्टिक विश्राम को सीधे मापना संभव बना दिया।
Key figures
- Y. C. Fung
- Donald Ingber
- Dennis Discher
Related topics
Seminal works
- fung1993
- boal2012
Frequently asked questions
- इसका क्या मतलब है कि एक ऊतक विस्कोइलास्टिक है?
- यह बल पर आंशिक रूप से एक लोचदार ठोस की तरह प्रतिक्रिया करता है जो वापस उछलता है और आंशिक रूप से एक चिपचिपा तरल पदार्थ की तरह जो बहता है, इसलिए इसका व्यवहार इस बात पर निर्भर करता है कि बल कितनी तेजी से और कितनी देर तक लगाया जाता है।
- क्या कोशिका की कठोरता का जैविक रूप से कोई अर्थ है?
- हाँ; एक कोशिका की कठोरता उसके साइटोस्केलेटल संगठन और स्थिति को दर्शाती है, और कठोरता में परिवर्तन विभेदन, प्रवासन और बीमारी जैसी प्रक्रियाओं के साथ होते हैं, जिससे यह एक सूचनात्मक भौतिक पठन बन जाता है।