目的研究 Piezo1 機械敏感型離子蛋白在小鼠 MC3T3-E1 成骨細胞遷移中的作用。方法取第 5～10 代小鼠 MC3T3-E1 成骨細胞，分為 Piezo1-小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）轉染組（A 組）、陰性對照組（B 組）和空白對照組（C 組）。A、B 組分別采用 siRNA 轉染試劑將 Piezo1-siRNA 或陰性對照 siRNA 轉染入小鼠 MC3T3-E1 成骨細胞，C 組僅加入 siRNA 轉染試劑，在倒置相差顯微鏡及熒光顯微鏡下觀察細胞形態并計算轉染效率。采用免疫熒光染色和 Western blot 檢測各組 Piezo1 蛋白表達水平；采用 Transwell 細胞遷移實驗和細胞劃痕實驗檢測 Piezo1-siRNA 轉染后 MC3T3-E1 成骨細胞遷移能力的變化。結果轉染 48 h 后，A 組可見細胞體積較未轉染細胞略有增大，細胞突變長增粗，但細胞集落有所減少，懸浮細胞較未轉染增多，細胞碎片增多。熒光顯微鏡下可見 B 組小鼠 MC3T3-E1 成骨細胞中出現綠色熒光，轉染效率為 68.56%±4.12%。免疫熒光染色及 Western blot 檢測示，A 組細胞內 Piezo1 蛋白表達水平均顯著低于 B、C 組，差異有統計學意義（P<0.05）；B、C 組間差異無統計學意義（P>0.05）。Transwell 細胞遷移實驗及細胞劃痕實驗檢測示，A 組每孔遷移細胞數及培養 1～4 d 的細胞劃痕愈合率均明顯低于 B、C 組，差異有統計學意義（P<0.05）；B、C 組間差異無統計學意義（P>0.05）。結論沉默 Piezo1 基因能顯著抑制小鼠 MC3T3-E1 成骨細胞的遷移能力。
目的 總結Piezo機械敏感性離子通道在骨關節系統中的作用，以期為后續研究提供參考。方法廣泛查閱國內外相關文獻，對Piezo離子通道的結構特點、門控機制、激活劑與阻滯劑及其在骨關節系統中的作用進行總結。結果 骨關節系統是機體主要承重和運動組織，其感知并響應機械刺激的能力是維持骨關節正常生理功能的保障之一，許多骨關節疾病的發生、發展與異常機械負荷有緊密關系。目前研究顯示Piezo機械敏感性離子通道通過響應拉伸刺激、細胞Ca2+ 內流信號調節向成骨方向分化；并影響成骨細胞的增殖與遷移，通過成骨細胞-破骨細胞之間細胞交流維持骨內穩態。同時，Piezo1蛋白可以通過其宿主細胞間接參與調控破骨細胞的形成及活性，進而調節骨重塑過程。而Piezo1離子通道在機械刺激時，通過調節Akt、Wnt1信號通路表達，維持骨內穩態；針對Piezo1、2離子通道對高應變機械信號的敏感性，介導的Ca2+ 內流以及炎癥信號使得軟骨細胞中Piezo1離子通道機械轉導敏感性增加的特性，有望成為靶向性防治骨關節炎的新切入點。但機械刺激如何調控骨關節生理/病理過程仍待闡明。結論 Piezo機械敏感性離子通道賦予了骨關節系統感知并響應機械應力的重要能力，在其細胞命運轉歸、骨骼發育、骨與軟骨穩態維持等方面扮演關鍵的機械傳感作用。
放射性核素動態顯像通常要求顯像劑以彈丸注射的方法進行靜脈注射。由于人工操作存在誤差和放射性傷害的限制，使用自動注射裝置代替人工進行彈丸注射具備應用潛力。本研究使用可編程注射泵對微丸脈沖注射的效果進行了對比和熱實驗驗證，并使用壓電傳感器預壓法進行整體氣泡識別實驗和大鼠尾靜脈模擬注射驗證。結果表明，在相同注射峰值速度下，微丸脈沖沖洗（約83 μL/脈沖）的有效沖洗體積相比勻速注射降低了49.65%，相比人工沖洗降低了25.77%。為避免長管道對藥液體積的稀釋影響，使用壓電傳感器進行密封預壓檢測法能夠較為精確地預測注射器內100 μL以上的氣泡。在大鼠尾靜脈模擬注射實驗中，通過預壓100 μL生理鹽水，將針頭置于不同組織時，在1 s內壓電傳感器反饋了差異較大的壓強衰減率，分別為肌肉2.78%、皮下17.28%和靜脈54.71%。微丸脈沖注射法和壓電傳感器密封預壓法在提高放射性核素自動彈丸注射的安全性方面具備應用潛力。
自供電可穿戴壓電傳感設備需要柔韌性和高壓電性以滿足個性化健康安全管理需求。針對壓電陶瓷壓電性高、柔性差的特點，本文設計了一種基于多相鈦酸鋇（BTO）柔性壓電陶瓷膜的高性能壓電傳感器，即多相BTO傳感器。無襯底自支撐的多相BTO膜具有優異的柔韌性，厚度為33 μm時可實現180°彎曲，厚度為5 μm時可在1 × 104次彎曲循環中表現出良好的抗彎曲疲勞性。所制備的多相BTO傳感器在經過1.2 × 104次壓電循環測試后仍能保持良好的壓電穩定性。基于此傳感器的柔韌性、高壓電性、可穿戴性、便攜性和無電池自供電特性，開發的智能面罩可以實時監測不同頻率和振幅的呼吸信號。此外，將傳感器安裝在手部或肩部，還可以檢測到不同的手勢和手臂動作。綜上，本文開發的多相BTO傳感器有望為生理健康和行為活動監測應用開發出便捷高效的可穿戴傳感設備。