软物质研究进展
编者按：
在物理学研究的早期历史上，很多享誉世界的大科学家如爱因斯坦、朗缪尔、弗洛里等, 都对软物质物理的发展做出过开创性贡献。自de Gennes 1991年正式提出“软物质”概念以来，软物质物理学发展更为迅猛，不仅极大地丰富了物理学的研究对象，还对物理学基础研究，尤其是与复杂体系、非平衡现象（如生命现象）密切相关的物理学提出了重大挑战。作为物理学与数学、化学、生物学、工程等学科的重要交叉点, 软物质物理的研究, 无疑对推动多学科的交集协同发展, 有着极其重要的作用。
2005年，著名学术期刊《Science》在创刊125周年之际提出了125个世界性科学前沿问题，其中13个直接与软物质交叉学科有关。其中包括“自组织的发展程度”更是被列入前25个最重要的世界性课题中的第18位，“玻璃化转变和玻璃的本质”也被认为最具有挑战性的基础物理问题以及当今凝聚态物理的一个重大研究前沿。2007年，美国物理学会凝聚态物理委员会（CMMP 2010 Committee）发布报告《凝聚态与材料物理：我们身边的科学》，列出未来十年物理学面临的六个重大课题，其中四个直接与软物质和生命系统相关。2013年，以John Hemminger教授为首的委员会在给能源部的一份报告中写到，“对物质宏观行为至关重要的功能的结构叠加，往往不是起源于原子或纳米量级，而是发生在介观尺度......我们已准备好揭开并控制介观尺度功能的复杂性。”在这个尺度上，经典的微观科学（连续）与现代的纳观科学（量子）产生了碰撞，这将对未来几十年的研究产生深远影响，而软物质的结构特征正好体现在该尺度上。
由于迷人的物理性质，以及巨大的实用价值、社会需求，软物质研究已经成为当代物理学乃至整个物质科学的重要组成部分，其基础性、复杂性、新奇性将为物质科学的发展注入源源不断的活力。软物质研究对材料、能源、环境、医药健康等人类面对的重大问题也有着深远的影响，对我国的国计民生具有重大的战略价值。
本刊组织的“软物质研究进展”专题, 就软物质研究中的发展现状和最新的研究成果, 进行了总结与回顾。从软物质中的理性连续介质，生物膜泡的理论研究，到胶体及颗粒多相材料； 在17期和18期分两部分从高分子物理相关研究，到超分子凝胶与介观结构的结构与性能的关系；从”纳米原子”到”巨型分子”， 干活性物质的动力学理论，到受限液晶系统的理论新进展,都做了深入浅出的总结与分析。在低维材料与相关性能方面, 本专题包括了准一维、二维受限空间到生物以及材料表面, 蛋白纤维的组装动力学, 管腔结构软组织的三维形貌失稳，水的奇异性质与液-液相变，微观尺度下的水，仿生多尺度超浸润界面材料等体系。在相关实验技术的方面, 本专题着重介绍了仿生微流控的发展与应用, 场诱导智能软物质材料研究进展，高分子薄膜表征技术, 弹性蛋白力学特性的单分子力谱研究，单分子操控技术，以及摄像显微技术在实验软物质物理中的应用。生物物理与生物医学是软物质物理研究的重要分支，为此, 本专题涵盖了DNA及DNA分子计算;细菌运动中的物理生物学,癌细胞信号网络动力学研究;蛋白质结构预测; 癌细胞体外实验模型及成型技术现状和展望等。
鉴于软物质研究的交叉学科的特点与体系的多样性与复杂性, 本专题只能对该领域一些重点方向的最新进展进行介绍,帮助读者了解该领域的特点与概貌。 以期拋砖引玉，为推动对软物质研究的进一步深入尽微薄之力。
2016, 65 (18): 183601.
doi: 10.7498/aps.65.183601
摘要 +
本文通过分析软物质科学发展的趋势，回顾了纳米原子与巨型分子这类新型软物质材料的发展历程，总结了纳米原子的结构特点以及巨型分子自组装的若干特色，提出将纳米原子作为巨型分子的基本结构子和功能子，以实现模块化的精确结构高分子理性设计与精准合成，并进一步实现其可控组装，调节其多级结构（特别是1-100 nm尺度的结构），最终实现其多样的功能化. 这种具有高度刚性构型和固定形状尺寸的大分子有别于传统大分子的柔性链式结构，在组装中也呈现出了与传统大分子截然不同的有趣相态和相结构，是大分子科学的一类新元素，值得进行深入研究.
2016, 65 (18): 184701.
doi: 10.7498/aps.65.184701
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胶体悬浮液由1 nm到1 m大小的颗粒悬浮在液体中构成. 胶体颗粒之间具有体积排斥相互作用和其他相互作用，体积排斥导致排空效应. 当大硬球处于小球构成的胶体中时，大球周围有 小球中心不能进入的排空层. 在大的硬球相互接近时，其排空层重合，使小球的自由体积增加，从而熵增加，导致大球之间的等效相互作用，这个相互作用称为排空相互作用. 本文介绍了胶体排空相互作用的概念和图像，简要介绍了 计算硬球排空相互作用的接受比率方法、Wang-Landau方法、密度泛函理论方法等数值方法；以Asakura-Oosawa模型为例，介绍了Derjaguin近似方法. 利用这个近似方法，推导了小硬球胶体中一对硬球、硬球和硬墙之间的排空相互作用，以及一对硬球在细棒胶体和薄盘胶体中的排空相互作用的近似公式.
2016, 65 (18): 186101.
doi: 10.7498/aps.65.186101
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地球上的各种过程，包括物理、化学、环境和生物等，大多数与微观尺度下的界面水息息相关. 界面水有大量悬而未决的基础科学问题，长期以来水都是重要的科学研究对象. 本文通过从一维受限空间、二维表面以及生物大分子和材料表面上的水等角度概述当前的一些研究进展，讨论与界面水相关的一些前沿问题，以及在界面水方面的基础研究和新技术的突破对于解决这些前沿问题的必要性。
2016, 65 (18): 186102.
doi: 10.7498/aps.65.186102
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本文主要讨论了软物质体系的一些主要理论，如弹性理论、相变理论、标度理论、自洽场理论、颗粒物质理论的发展历史和现状，同时讨论了熵在软物质体系中的作用等. 软物质体系中还有一些重要的动力学理论，如黏性问题、扩散问题、介面波的运动等问题均没有在本文中提及，这些领域中也有一些软物质体系重要的理论研究工具和手法.
2016, 65 (18): 186401.
doi: 10.7498/aps.65.186401
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活性物质是融合非平衡态统计物理、软物质物理和生命科学的新兴交叉学科，近几年取得了飞速的发展. 本文简短回顾了干活性物质的理论研究进展，从统计物理的角度，围绕有序性、有序-无序相变和粒子数涨落这几个问题对极性和非极性系统的连续体理论做了重点介绍，并讨论了理论预测和数值以及实验结果之间的关系.
2016, 65 (18): 186801.
doi: 10.7498/aps.65.186801
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仿生多尺度超浸润界面材料是20世纪90年代末以来迅速发展起来的一类新型功能材料，该研究领域突出的特点是基础研究和应用研究密切结合、仿生理念与材料制备技术密切结合. 近年来，研究人员围绕仿生多尺度超浸润界面材料的构筑与应用中的若干关键科学问题开展了深入研究，取得了一系列有特色、有创新意义的研究成果，开发出了一系列的材料制备新方法和新技术. 本文首先介绍仿生多尺度超浸润界面材料的发展历程和固体表面浸润性的理论基础；然后讨论对自然界中具有特殊浸润性能的功能表面的原理揭示和仿生设计；对仿生多尺度超浸润界面材料的典型应用领域，例如自清洁、集水、防冰、油水分离以及化学反应等进行了总结；最后对仿生多尺度超浸润界面材料的发展前景进行了讨论.
2016, 65 (18): 188103.
doi: 10.7498/aps.65.188103
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本文介绍了理性连续介质力学在软物质研究中的意义与特点，简要回顾了软物质的理性连续介质力学背景与发展，重点介绍了关于软物质主要力学模型的本构关系：熵弹性、超弹性本构关系、黏弹性本构关系、多孔弹性介质本构关系、非牛顿流体本构关系，以及近年来这些模型在生物体系如细胞、肌肉、血管、脑组织，非生物体系如移动接触线、复合软材料，以及 3D/4D 打印等体系中的应用. 在此基础上，结合近几年国内外软物质力学研究进展与应用需求，提出了学科关键科学问题和前沿问题，指出了软物质理性连续介质力学在软物质-硬物质界面相互作用力学，发展活性软材料多场耦合的弹性理论模型，加强与其他相关学科的联系等方面的发展方向.
2016, 65 (18): 188201.
doi: 10.7498/aps.65.188201
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本文简要回顾了高分子结晶理论发展的历史. 在介绍传统的Hoffman-Lauritzen理论的基础上，总结了近年来高分子结晶实验特别是X光散射实验方面的最新进展. 介绍了建立在这些实验基础之上的一些新的结晶理论，主要代表工作包括Strobl的中介相模型、Olmsted的spinodal辅助结晶理论、Muthukuamr的分子模拟与成核理论等.
2016, 65 (18): 188301.
doi: 10.7498/aps.65.188301
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场诱导软物质智能材料是指一类能够响应场作用并引起整个系统的量乃至质的改变的软物质材料. 在场（磁场、电场、温度或者光等）的诱导下，材料内部微结构发生化学或者物理变化，从而导致材料某些宏观性质（机械、光学等）出现较大的变化，以达到某种智能控制的目的. 本文系统介绍了磁流变液、电流变液以及高分子凝胶等几种典型的场诱导软物质智能材料，回顾了该领域近几年的研究及其应用进展，探讨了研究的前沿问题及发展趋势，特别指出了软物质智能材料的研究及应用呈现出的复杂性和跨学科性，需要各个学科的协同发展，才可能取得突破性进展.
2016, 65 (18): 188701.
doi: 10.7498/aps.65.188701
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生命活动中的物质代谢、能量转化、信息传递等过程都与生物膜的形态及功能密切相关. 本文综述了基于Helfrich自发曲率模型的闭合膜泡、开口膜泡的控制方程及其解析解，并提出了经由开口膜泡边界条件证明分裂膜泡颈端条件的可能方案.
2016, 65 (18): 188702.
doi: 10.7498/aps.65.188702
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驱动蛋白是细胞内重要的输运机器，属于平动分子马达. 它有两个主要特征，其一是持续性，马达的两个头部在交替步行时至少有一头保持与微管吸附，因此它能沿微管长距离步进而不脱轨；另一个特征是马达的力学过程和化学过程是紧耦合的，即马达每前进一步消耗一个三磷酸腺苷. 上述两个特征要求两个头部的核苷化学态及其与微管的相互作用需通过某个机构来协调统一，其中的核心问题是力学化学耦合机制，这也是所有化学驱动的分子马达的关键问题. 得益于单分子实验技术和分子动力学模拟技术的发展，驱动马达力学化学耦合机制的研究在最近十年取得了重大突破. 本文重点从运动学、动力学、协同机制和发力机制等方面介绍驱动马达基础研究的进展及面临的问题.
2016, 65 (18): 188703.
doi: 10.7498/aps.65.188703
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弹性蛋白是一类有着特殊力学特性的蛋白. 在生物体内它们是承受和传递力的主要媒介；在生物体外，它们更是被广泛地用作高强度的生物材料. 根据其功能不同，弹性蛋白的力学特性也各异. 有些具有比较高的力学强度，有些则具有较大的延展性和弹性. 科学家们很早就采用多种手段来人工合成弹性蛋白用于材料和纳米领域，但对于弹性蛋白的力学特性和序列结构之间的关系还不甚明晰. 本综述介绍通过单分子力谱的实验方法来直接表征单根蛋白质在受力下结构的变化，研究其力学特性. 基于Bell模型，推导出了蛋白质解折所需力与拉伸速率之间的关系，揭示了蛋白质力学强度的动力学特性，当拉伸速率较低时，解折叠力将正比于拉伸速率，对于较大的拉伸速率，解折叠力与拉伸速率成指数关系；探讨了决定蛋白质力学特性的结构因素和调控蛋白质力学特性的实验方法；介绍了单分子力谱测量的实验方法，包括基于光镊、磁镊和原子力显微镜的单分子力谱技术，着重介绍了原子力显微镜单分子力谱，并特别介绍了多聚蛋白技术来提供单分子测量的''指纹谱''和提高测量效率；论述了基于原子力显微镜单分子力谱研究蛋白质力学特性的最新进展，包括提高原子力显微镜的稳定性和力分辨率的方法，与荧光标记法相结合来提高实验效率的技术和高速扫描原子力显微镜；阐述了如何通过单分子力谱实验来理性设计蛋白质材料的力学特性，并对未来的研究热点做了展望.
2016, 65 (18): 188704.
doi: 10.7498/aps.65.188704
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生物软组织生长失稳的研究，有助于理解生物组织各种形貌的形成机制，并为某些疾病的诊断和治疗提供参考. 本文基于连续介质力学方法，利用体生长模型和增量变形理论，分析了圆柱状生物软组织的三维形貌失稳. 结果表明，在圆柱外边界自由时，系统可能出现三种失稳形式-欧拉失稳、轴对称失稳和四方失稳；而当圆柱外边界固定时，系统可以发生轴对称失稳和四方失稳. 通过有限元模拟，给出了在上述两种边界条件下圆柱状生物软组织失稳形貌的相图. 进而采用伪动力学方法，研究了形貌的后屈曲演化特征.
2016, 65 (18): 188705.
doi: 10.7498/aps.65.188705
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传统的癌症研究是通过观察实验小白鼠的活体组织切片了解肿瘤的形成及癌症的各阶段发展情况，相比于活体实验，癌细胞的体外实验因为可以灵活地操控实验变量和实时观测癌细胞生长和发育的特点从而得以快速发展. 但进一步的研究发现，在诸如培养皿二维环境中培养的细胞的行为在很大程度上与其实际所处的三维环境中的细胞行为有着巨大的差异. 因此借助于微加工和微流体技术以及近年来蓬勃发展的生物3D打印技术、飞秒激光直写技术和水凝胶的紫外光固化等技术，越来越多的癌细胞体外三维实验模型得以制造并用于癌症的研究. 但同时，现有的技术也面临着精度与速度的矛盾和模型材料的生物相容性等问题. 本文讨论了二维及三维癌细胞体外侵袭转移实验的模型及制造技术的优缺点，简要介绍了最新的研究进展，分析提出了未来几年三维实验模型成型技术的发展方向，为相关研究提供新的实验思路.
2016, 65 (18): 188706.
doi: 10.7498/aps.65.188706
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传统的分子生物学实验方法基本都是系综的方法，测量的信号来自大量的生物分子的平均响应，这不利于得到生物分子的构象转变与功能的动力学细节. 另外，很多生物大分子如细胞骨架蛋白、分子马达等在行使功能的时候都会受到或者产生力的作用，传统的实验方法也难于研究生物分子的力学响应. 最近20年左右发展起来的单分子操控技术可以实现对单个分子的操控，同时测量单个分子在拉力作用下的力学响应. 最为常用的单分子操控技术主要包括光镊、磁镊和原子力显微镜，不同的技术有不同的特点和适用范围. 本文对几种常用的单分子操纵技术的特点，包括物理原理、可以施加的力的范围与精度、可以测量的分子长度范围与精度等做一个系统的介绍. 另外，单分子操控技术在生物大分子如核糖核酸（DNA），脱氧核糖核酸（RNA）和蛋白质的构象转变，相互作用，以及分子马达的功能机理等方面已经取得的丰富成果也给出概括性的介绍. 本文对生物学家系统的了解单分子操控技术和如何应用该技术解决自己的生物问题提供一个有益的参考.
2016, 65 (17): 174201.
doi: 10.7498/aps.65.174201
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受限液晶体系是软物质领域里一类基本的问题，理论方法是研究该问题的一种重要的手段. 本综述简要回顾了液晶体系理论的发展历程，介绍了Onsager模型、 Maier-Saupe模型、Landau-de Gennes展开、 Frank弹性模型和高分子液晶的自洽场模. 近几十年，使用这些理论模型，辅以适合的边界条件，已有大量的针对受限液晶体系的理论研究，本文重点介绍了受限体系最近20-30年的主要进展，包括狭缝中液晶体系的实验与理论进展、限制在二维平面中封闭曲线内液晶体系的指向行为、限制在三维球面上刚性分子的缺陷结构的研究进展，在此基础上指出了学科中尚未解决的前沿问题及与实际应用有关的重大问题.
2016, 65 (17): 174702.
doi: 10.7498/aps.65.174702
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从介观结构角度综述了超分子凝胶晶体网络结构的形成机理、结构特性对宏观性能的影响以及超分子凝胶的设计与调控，系统总结了超分子凝胶的表征方法. 超分子凝胶的性能由层级结构决定，介观结构可大幅提高材料的宏观性能，其结构与性能可以通过四个因素相关联：拓扑结构，相关长度，对称性/有序性和晶体网络间的结合力. 基于对超分子凝胶的介观概念更深、更新的理解，该类材料的研究和开发将被推向新的阶段.
2016, 65 (17): 176401.
doi: 10.7498/aps.65.176401
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胶体颗粒在溶液中展现出丰富的类原子相行为. 因此胶体体系被广泛用作研究相变过程的实验模型体系. 在过去二三十年中，利用胶体体系，人们对结晶、成核、玻璃化转变和缺陷等基础物理现象做了大量的深入研究，并取得了丰富的成果. 这些成果极大地拓展和完善了人们对各种相变现象的了解. 本文对最近相关的研究进展和研究成果做了回顾和总结，对正在兴起的研究方向做了介绍，对未来可能的发展方向和面临的挑战做了简述.
2016, 65 (17): 176501.
doi: 10.7498/aps.65.176501
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对于液态水中的微观结构到底是均匀的还是由多种结构混合而成，这一问题的争论已经持续了一个多世纪. 随着多种水的非晶体的发现以及计算机技术的进步，混合模型逐渐得到更多的关注. 本文首先介绍在模拟和实验上验证液态水中存在多种微观结构的最新进展；然后使用主成分分析方法研究液态水的拉曼谱和四面体序分布，发现它们可以通过两个基本的函数线性叠加而得到，对应液态水中存在两种微观结构；最后介绍了使用二元溶液理论来解释水的一些热力学性质的工作，以及水的液液相变理论的进展.
2016, 65 (17): 176801.
doi: 10.7498/aps.65.176801
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随着纳米技术在微电子、生物医药、能源等领域的快速发展，如何在纳米尺度构筑性能稳定、性质均一的多功能纳米器件已成为纳米科技领域最具有挑战性的前沿技术之一。 具有广泛应用前景的高分子薄膜的制备、性质以及应用研究一直以来都受到学术界与工业界的高度关注 对高分子薄膜的内部结构、表面形貌、机械性能、电化学性能等的检测一直是高分子领域的主要研究热点之一。 本文综述了高分子薄膜的测试方法，包括原子力显微镜、电子显微镜、X 光散射、中子散射、椭圆偏振光等表征技术.
2016, 65 (17): 178101.
doi: 10.7498/aps.65.178101
摘要 +
作为一种典型的软物质体系，颗粒材料的传输性能对相关工程材料在实际工程中应用的耐久性和服役寿命具有至关重要的影响. 材料的物理性能通常依赖于其微结构特征，而颗粒材料微观结构的形成又直接与其成分结构密切相关. 因此，清楚、准确地认识颗粒材料的组成、微结构与其传输性能之间的多尺度关联机理是提升颗粒材料力学性能和耐久性的保障. 本文综述了当前颗粒多相复合材料传输性能建模的研究现状，着重介绍了颗粒材料传输性能建模涉及的三个主要方面：颗粒材料组成结构的建模、材料内部孔相和界面微结构的定量表征、颗粒材料传输行为的建模方法. 并对复杂拓扑几何颗粒的构造、非球形粒子接触判据和随机堆积模型、界面厚度和孔隙率分布、 界面体积分数、 软化粒子（包括孔隙和界面）渗流以及颗粒多相复合材料有效扩散和反常扩散性能等领域的研究进展和前沿给予阐述，总结和展望了颗粒多相复合材料多尺度力学行为建模有待拓展的研究方向.
2016, 65 (17): 178103.
doi: 10.7498/aps.65.178103
摘要 +
热输运是自然界中最普遍的现象之一，如何高效操控热流在工业等领域有着巨大的应用价值. 尽管主导热传导过程的扩散方程与波动方程迥异，但是，自2008年和2012年起，已有研究人员成功地将变换理论推广到宏观热传导领域. 自此之后，多种具有特异性质的新型热材料在变换热学的理论框架下被设计出来，并同时获得实验验证. 本文介绍该领域的研究进展，并同时介绍在热超构材料实验中软物质材料所起的关键作用.
2016, 65 (17): 178106.
doi: 10.7498/aps.65.178106
摘要 +
DNA是生物遗传信息的载体，同时也是一种理想的生物相容材料. 单链黏性末端（toehold）协助的链替换反应是DNA常温纳米技术的基础. 利用DNA的碱基互补特性和碱基序列的可编程性，人们可以基于DNA链替换反应构建分子机器并对其运转进行精确调控，实现各种复杂分子计算. 本文回顾了近年来DNA结构和力学性质方面的研究进展，探讨DNA链替换反应的微观理解，介绍DNA分子计算领域的最新成果，以及它在DNA恒温自组装等方面的应用.
2016, 65 (17): 178201.
doi: 10.7498/aps.65.178201
摘要 +
蠕虫状链模型可以更好地描述非柔性高分子的空间链构象统计，因此被公认为是更加接近真实高分子的粗粒化高分子链模型。本文从蠕虫状链模型的物理特点出发，简单回顾了该模型在自洽场理论方法中的发展历程，着重从三个研究方向总结了近年来蠕虫状链模型在高分子物理研究中的应用：高分子液晶相结构及其转变的研究；几何表面对高分子体系的影响；蠕虫状嵌段共聚物自组装。最后，针对现有理论的发展现状，对未来基于该模型的场论模拟方法的发展方向提出了展望。
2016, 65 (17): 178301.
doi: 10.7498/aps.65.178301
摘要 +
仿生微流控技术将仿生结构设计应用到微流体装置中，具有很强的学科交叉性. 本文提出了通过仿生手段突破微流控的技术瓶颈，从而提高微流控器件的抗污染性能，告别单一功能的微流控系统应用的局限性，实现微尺度下通道的智能化及动态环境变化下的高适应性等. 本文提出了仿生微流控的概念，重点介绍了仿生微流控在器件抗污染、器件智能化、生物学和医药方面的最新研究进展，从仿生设计导入应用前景，并探讨了所涉及的物理问题和关键技术，以期为智能微流控芯片的设计开发和应用提供新思路，并为软物质的开发应用、多功能型智能化仿生器件的设计、制备及应用提供参考.
2016, 65 (17): 178701.
doi: 10.7498/aps.65.178701
摘要 +
从氨基酸序列出发预测蛋白质的三维结构是目前计算生物学和生物物理学领域最具挑战性和影响力的研究方向之一. 本文从结构预测的研究背景出发，简要介绍了它的理论意义、应用需求及基本现状；并根据结构预测的一般步骤，依次介绍了构象初始化、构象搜索、结构筛选、全原子结构重建、结构优化等基本预测过程；随后分基于模板和无模板两类，各列举了几种具有代表性的结构预测方法；最后对该领域的盛事国际蛋白质结构预测技术评估大赛（CASP）做了简单介绍.
2016, 65 (17): 178702.
doi: 10.7498/aps.65.178702
摘要 +
以细胞骨架中肌动蛋白纤维为例，针对肌动蛋白亚基结合核苷酸状态简化为单态和双态两种模型，介绍了肌动蛋白纤维的组装动力学，并着重阐述了肌动蛋白纤维稳态时出现的踏车现象和长度扩散行为.
2016, 65 (17): 178703.
doi: 10.7498/aps.65.178703
摘要 +
细菌是一个包含从分子到宏观多尺度多系统强烈耦合的复杂生物体系. 细菌的运动行为在每一个时空尺度都蕴含有丰富的生物和物理学现象. 例如，细菌对氧气和很多化合物有很强的应激反应；细菌体内信号传感网络会影响细菌鞭毛马达的转动；纳米尺度的细菌鞭毛马达转动会影响细菌在界面附近的游动、趋化性、积聚、粘附、飞速旋转；单个细菌的活跃状态和环境的物理化学性质又会影响细菌部落的生长过程.微生物膜在空间中的扩张会形成丰富多彩的宏观自组织斑图. 细菌运动的物理生物学涉及到力学，流体和统计物理等等多个学科的研究范畴. 本文分别介绍细菌鞭毛马达、 细菌微生物膜的集群运动、细菌在界面的运动以及细菌趋化性和生化信号传感等方面的若干最新研究进展.
2016, 65 (17): 178704.
doi: 10.7498/aps.65.178704
摘要 +
癌症不仅是一种基因突变疾病，更是一种涉及诸如增殖、分化、凋亡和侵袭等多条细胞命运抉择的信号转导通路疾病. 癌细胞内的信号通路虽然非常复杂但我们可以专注于关键蛋白的信号网络建模，定量研究癌细胞核心信号通路的动力学和功能调控机理. 本文结合一些具体网络模型，介绍癌细胞信号网络动力学的研究进展. 首先介绍信号网络的基序动力学研究，然后讨论细胞存活、增殖、侵袭、凋亡等单个功能模块的网络建模，以及几个模块耦合的信号网络，和以癌细胞为整体的癌细胞信号网络建模. 这些研究表明，基于核心信号通路动力学的研究确实能促进对肿瘤发生发展机理的了解，为肿瘤的治疗和药物靶点的设计提供线索和思路，这些令人振奋的研究将激发未来更多类似的工作.
2016, 65 (17): 178705.
doi: 10.7498/aps.65.178705
摘要 +
摄像显微技术借助强大的显微成像手段和严谨的数学物理语言，以精密微观测量和定量图像分析为基础，是在实空间上研究软物质体系的微观性质的重要实验技术. 一方面，摄像显微技术为人类观察和记录微观世界提供了基本工具；另一方面，摄像显微技术为科学家研究微观世界的物理规律提供了无法替代的实验手段. 本文回顾了摄像显微技术的发展历史，介绍了摄像显微的实验技术和数据处理方法，概述了利用摄像显微技术在胶体物理研究的典型应用以及国内的最新进展. 最后，展望了未来摄像显微技术在软凝聚态物理及交叉学科中的应用.
