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杜克大学新闻

测量疾病的机械力

“所有这些复杂的疾病,我们对
2没有很好的控制,它们都有这个机械部件。为什么呢?”

Brent Hoffman is an assistant professor of biomedical engineering

布伦特·霍夫曼是生物医学工程助理教授

这正是杜克大学生物医学工程助理教授布伦特•霍夫曼(Brent Hoffman)正在帮助回答的问题。我们所害怕的许多常见疾病都有机械成分。在哮喘发作时,一种化学或物理刺激使肺内的空气通道关闭,因为控制通道宽度的肌肉收缩成了机械部件。

另一个例子是动脉粥样硬化,俗称动脉硬化,是发达国家的头号杀手。由于血管壁变厚,血液流动受到影响,而不是空气流动。吸烟、超重和高胆固醇等因素会增加患这种疾病的几率。然而,从机械部分来看,与动脉粥样硬化相关的斑块往往发生在血管的某些分支或曲线部位。你可以把它想象成水管。当你拧软管或把拇指放在喷嘴上时,流体以不同的方式流动。霍夫曼说,在肌肉萎缩症和乳腺癌等重大疾病的机械部分也有类似的故事。

Hoffman's lab is building tension sensors to measure forces during collective cell migration.

Hoffman’s实验室正在建造拉力传感器,以测量集体细胞迁移过程中的力。

这一切听起来都很生物学,那他为什么在工程系?由于机械生物学是一个新的领域,很少有工具可用来报告蛋白质的形状或其在活细胞内的力量。霍夫曼制造的工具使机械生物学的研究成为可能。在霍夫曼的博士后研究期间,他致力于记录活细胞(活细胞的自然环境)中蛋白质间的作用力。现在,他正在扩展这项技术,并利用它来做基础科学研究,以了解机械生物学。

霍夫曼说这不是他的计划。从高中起,他就知道自己想成为一名工程师。本科时,霍夫曼在IBM实习,在那里他从事使用镀铜芯片载体的生产。霍夫曼能够运用知识,比如改变pH值来获得不同数量的铜,并使所有东西都能以最佳性能运行,但他想要更多地了解这些过程。

因此,他开始攻读过程控制博士学位,这包括决定如何设置设备上的所有数字和刻度盘,容器应该有多大,化工厂应该使用什么压力和温度等等。霍夫曼决心成为一名化学工程师。然而,在研究生院的第一周,他参加了一个生物物理学讲座,在讲座中他了解的很少。生物物理学引起了霍夫曼的兴趣,于是他从打算研究校园里应用最多的工程项目之一,变成了一周内应用最少的项目之一。这是他生物物理学之旅的开始。然而,由于他的博士对物理方面更感兴趣,霍夫曼选择攻读细胞生物学的博士后来平衡他的训练。把所有的东西混在一起,他得到了生物医学工程。

霍夫曼认为他的决定是合乎逻辑的,但他并没有计划走他所走的路。霍夫曼警告说,有一个计划总比没有好,因为如果你没有计划,你就不知道你要去哪里。然而,他建议,既然一个人在旅途中对喜欢和不喜欢的东西了解得更多,那么学生不应该害怕把他们学到的东西纳入自己的计划。

霍夫曼的旅程的特点是发现和做他喜欢做的事。霍夫曼接受过物理和生物两方面的训练,但从未打算在这两方面追求未来,他非常适合自己目前在机械生物学这个革命性新兴领域的职位。他可以戴上生物学的帽子和物理学家的帽子,而他内心深处的工程师却在思考:“这些东西实用吗?”霍夫曼说:“如果你必须找出我成功的秘诀,那就是这么做。”

北卡罗来纳科学与数学学院(North Carolina School of Science and Math)四年级学生阿曼达·李(Amanda Li)在AmandaLi_100上发表了一篇客座文章

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