近日，我校航空学院大三本科生刘欣然、博士生陈鑫以共同第一作者身份，在国际知名综合性期刊《Advanced Science》（中国科学院一区期刊）在线发表题为“Multiscale Architecture and Mechanics of the CellNucleus: Implications for Disease, Bioengineering and Nanomedicine”的论文。该成果以南京航空航天大学为第一署名单位，由刘欣然同学依托大学生创新创业训练计划，在航空航天结构力学及控制全国重点实验室开展科研训练期间完成，并联合北京协和医院等单位共同推进。
细胞核是真核细胞中最大、最坚硬的细胞器，其内部结构涵盖从纳米尺度的DNA、核小体，到微米尺度的染色体、核膜等多层级体系。细胞核如何感知外部力学环境，如何通过多尺度力学行为调控基因表达、细胞迁移和疾病进程，是细胞力学与生物物理领域的重要科学问题。与此同时，围绕重大疾病诊疗、抗衰老干预和精准纳米医学等临床需求，如何突破细胞核屏障实现核靶向递送，如何利用细胞核力学与形态特征发展无标记诊断方法，也成为力学—生物医学交叉研究的重要方向。
针对上述问题，该论文描绘了从纳米到微米尺度的细胞核力学统一框架，系统总结了该领域的最新研究进展。梳理了染色质、核膜及核内凝聚体三大核心结构的层级组织规律，揭示其与细胞核刚度、黏弹性等尺度依赖性力学特性之间的内在联系；系统比较了原子力显微镜、光镊/磁镊、微吸管吸吮、布里渊显微镜等实验测量技术的适用范围与精度边界，并归纳了高分子统计力学模型、连续介质与孔隙弹性模型等多尺度理论模型在定量预测细胞核力学行为中的关键作用；进一步阐述了细胞核力学在核靶向纳米递送、人工智能赋能的“力学诊断”以及肿瘤“力学治疗”等转化方向的应用前景，将以往的定性观测转化为可预测、可工程化的定量力学框架，为后续力学—生物医学交叉研究提供了重要的理论与方法学参考。
航空学院长期重视本科生科研创新能力培养，依托大学生创新创业训练计划等平台，引导本科生从低年级起进入实验室、参与前沿科研课题。近年来，学院充分发挥航空宇航科学与技术、力学等学科优势，积极拓展医工交叉研究方向，并与北京协和医院等医学机构开展临床—工程合作，为本科生搭建了“工程力学+前沿科学”的复合型科研训练平台。此次论文发表，是学院本科生科研训练体系持续积累、协同育人的又一阶段性成果。
本研究得到了国家自然科学基金、针灸与医学结合重点实验室开放研究基金、陕西省高校青年创新团队、陕西省科技创新引领计划以及陕西省教育厅科学研究计划项目的支持。
论文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75470