Unter Zellbiomechanik versteht man die mechanische Funktion von Zellen im Sinne der Biologie. Biomechanik ist ein interdisziplinäres Forschungsgebiet, das sich auf das mechanistische Verhalten von Zellen und die damit verbundenen biologischen Einflüsse konzentriert. Das Studium der Zellbiomechanik bezieht sich auf die Disziplinen Maschinenbau, Biochemie sowie Anatomie und Physiologie.
Die Grundlagenforschung in der Zellbiomechanik befasst sich mit der Struktur, Organisation und anderen primär physikalischen Eigenschaften der Zellfunktion. Der Zweck der Biomechanik besteht darin, das Verständnis der normalen Physiologie und der Krankheitsphysiologie auf zellulärer Ebene zu fördern. Auf Zellbiomechanik spezialisierte Wissenschaftler haben Werkzeuge entwickelt, die Mikrofabrikation und innovative nanowissenschaftliche und biotechnologische Verfahren verwenden. Diese Werkzeuge ermöglichen es Wissenschaftlern, Zell- und Proteinproben auf molekularer Ebene zu sammeln und zu untersuchen. Dieser Ansatz konzentriert sich auf die kleinen Teile eines größeren, funktionierenden Systems, das die Essenz der Zellbiomechanik ist.
Zelluläre Biomechanik wurde auch als Biomechanik oder Mechanobiologie bezeichnet; allesamt Begriffe, die den interdisziplinären Charakter dieser Spezialisierung widerspiegeln. Durch die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von Zellen, die an Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs beteiligt sind, können Forscher möglicherweise Behandlungen und Heilungen für ansonsten tödliche Krankheiten finden. Diese Eigenschaften umfassen biophysikalische Kräfte, adhäsive Eigenschaften und räumliche Organisation. Zum Beispiel sind die flüssigen Bestandteile einer Zelle mit Membranstress, Permeabilität und Genexpression verbunden. Wissenschaftler haben mithilfe der Biomechanik einen Weg gefunden, das Zellverhalten in größerem Maßstab in Bezug auf Gewebe und Organe zu untersuchen, die von Krankheiten betroffen sind.
Zellen sind die Bausteine des Lebens, und eine Kette biochemischer Reaktionen ist für das reibungslose Funktionieren normaler, biologischer Prozesse unerlässlich. Diese Reaktionen laufen oft unter sehr spezifischen Bedingungen innerhalb der Zellwand ab. Wenn die zelluläre Umgebung oder die Zellbiomechanik in irgendeiner Weise verändert wird, kann das Ergebnis auf gesunden Zellen Bluthochdruck, Schlaganfälle und viele andere medizinische Probleme verursachen. Alle normalen Körperfunktionen – wie Heilung, Schwellung und Hormonfreisetzung – beinhalten die Rolle von Zellen. Die Notwendigkeit zu verstehen, wie diese Dinge passieren, nicht nur warum oder wann sie passieren, ist das Ziel der Zellbiomechanik.
Biomechanische Messungen von Zellen wurden durch eine Vielzahl von Methoden erhalten, die von der Fluiddynamik bis zur Signaltransduktion reichen. Allein die biomechanische Analyse hat eine breite Palette von Fortschritten und Anwendungen erfahren, einschließlich der menschlichen Kinetik und des athletischen Trainings. Der grundlegende Ansatz bleibt der gleiche; Die biomechanische Analyse erfasst die mit Bewegung verbundenen physikalischen Messungen und ordnet die Daten biologischen Prozessen zu oder ordnet sie diesen zu.