越来越多医学健康和生命科学研究的发现已经证实，力学因素在重大疾病发生发展和治疗响应中扮演着重要角色。随着近半个世纪以来生物力学与力生物学的蓬勃发展，力学与生物医学的交叉研究已经深入到改善重大疾病的诊断和治疗效果，由此衍生出了“力医学（mechanomedicine）”这一新兴学科与领域。为推动这一前沿研究，西安交通大学生命科学院与技术学院仿生工程与生物力学研究所(BEBC)从多学科交叉和理工医融合的角度出发，首次系统阐释了力医学的概念与学科体系，并针对不同临床重大疾病，开展了系列研究，旨在面向多学科研究者，特别是医学领域普及力医学概念，推动力医学在临床中的转化应用。

吻合力医学

吻合术作为外科手术中重新连接组织末端的关键步骤，在胃肠、血管、泌尿等多类手术中广泛应用。尽管手术技术与材料不断进步，吻合口漏、狭窄等并发症仍严重影响患者康复与手术成功率。传统研究多聚焦于组织对合、血液供应等因素，却忽视了力学微环境在愈合过程中的重要作用。近年来，随着生物力学与力生物学研究的深入，力学因素在组织修复中的调控作用日益受到重视。为此，西安交通大学徐峰教授团队联合交大一附院和海南省人民医院，系统总结了吻合术的力学特征与吻合效果之间的关联规律，揭示了吻合不同阶段力学信号介导的细胞响应机制，创新性地提出“吻合力医学”这一跨学科理念。通过“吻合技术力学分析—细胞力响应机制解析—智能调控与临床转化”的研究路径，系统阐述力学因素在吻合愈合中的关键作用，并探讨其在手术优化、并发症预测与个性化治疗中的潜在价值，为外科手术精准化和智能化提供新思路与新方法。

该研究首次提出“吻合力医学”的系统框架（图1）。研究团队从组织、吻合界面、细胞等多个尺度，分析了不同吻合术（如缝合、钉合、磁压、粘合、生物焊接等）在吻合界面产生的力学因素改变及其对愈合的影响。进一步，揭示了力学信号通过Piezo1、TRPV4、YAP/TAZ等力敏感通路调控血小板活化、巨噬细胞极化、细胞增殖与ECM重塑的生物学机制，提出“吻合力生物学”的概念。在此基础上，团队结合人工智能、手术机器人、自适应生物材料等前沿技术，明确了“智能吻合力学调控”与“吻合力治疗学”两大前沿方向，旨在通过实时力学监测、力响应药物递送、材料力学适配等策略，实现个性化优化吻合愈合与并发症防控。总之，吻合力医学涵盖吻合生物力学、吻合力生物学、智能吻合力学调控、吻合力治疗学四个维度，共同构建了从机制到临床的完整研究体系，为外科吻合术精准化与智能化发展提供理论支撑与技术路径。

图1吻合力医学概念图

该工作以《Mechanomedicine in anastomosis: Bridging biomechanics and clinical outcomes for improved surgical healing》为题，在生物物理旗舰期刊《Physics of Life Reviews》上发表。文章第一作者为西安交通大学生命学院博士后师念园博士，通讯作者为西安交通大学生命学院马玉菲副教授、西安交通大学第一附属医院院长吕毅教授以及西安交通大学生命学院徐峰教授。合作作者包括海南省人民医院胃肠外科刘宁教授。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金等资金支持。

BEBC理念

西安交通大学仿生工程与生物力学研究所（BEBC）围绕“重大疾病诊治”领域中共性科学问题和技术挑战，按照“临床重大需求牵引-生物力学理论创新-医工核心技术突破-临床转化应用推广”的研究思路，创立了“多尺度生物热-力-电耦合学”，开拓了“力-医学”学科新方向，提出了“细胞智能”颠覆性概念和技术。BEBC立足力学基础理论，交叉融合材料、化学、生物、医学等领域，按照“临床问题（BED）-实验室研究（BENCH）-临床应用（BED）”的研究思路，在力学微环境领域开展了从组织到细胞和分子尺度的多尺度生物热-力-电耦合学等基础和应用研究，为阐明重大疾病的发病机理和临床诊疗提供有效的理论指导和技术方案。

近年来，BEBC在生物力学和力学生物学的研究基础上，通过工程学手段，将不同尺度的力学调控引入疾病诊疗，开展了一系列的“力医学（mechanomedicine）”研究，同时正在结合数据科学与人工智能将智能算法融入临床医学，积极开拓基于AI赋能的“数智力医学”研究领域。相关代表性研究成果发表于《自然材料》（Nature Materials）、《自然化学》（Nature Chemistry）、《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）、《自然通讯》（Nature Communications）、《科学进展》（Science Advances）、《美国科学院院报》（PNAS）等期刊。在国内医学权威期刊上系统阐释了力医学在不同疾病中的应用及前景。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.plrev.2025.09.008

力医学系列文献

腱骨界面力医学，《中华创伤杂志》

肿瘤力医学，《中华肿瘤杂志》

胰岛力医学，《中华糖尿病杂志》

线粒体力医学，《中华生物医学工程杂志》

胃力医学, 《中华消化杂志》

口腔力医学,《中华口腔医学杂志》

乳腺力医学,《中华肿瘤杂志》

生命物理学评论，《Physics of Life Reviews》

细胞力学智能，《力学进展》

口腔颌面力医学，《Translational Dental Research》

皮肤力医学，《中华医学杂志》

肝脏力医学，《中华消化外科杂志》

颌骨再生力医学，《Advanced Healthcare Mate》

创面修复力医学，《医用生物力学》

胰腺炎力医学，《中华胰腺病杂志》

眼力医学，《国际眼科纵览》

脂肪力医学，《Trends in Endocrinology and Metabolism》

跨时间尺度力学生物学，《Nature Reviews Physics》

机械药学疫苗，《Advanced Meterials》

吻合力医学，《Physics of Life Reviews》