组织工程与仿生建模应用的高级生物处理策略Advanced Bioprocessing Strategies for Tissue Engineering and Biomimetic Modelling Applications | Frontiers Research Topic

环球医讯 / 健康研究来源:www.frontiersin.org瑞士 - 英语2026-09-25 11:00:42 - 阅读时长3分钟 - 1191字
本文概述了组织工程与再生医学领域生物处理技术的最新进展,包括生物反应器、微流控系统、3D生物打印和器官芯片等,这些技术用于创建仿生微环境以支持细胞分化和组织成熟,并用于疾病研究和药物筛选。同时,讨论了基于计算机建模和人工智能的in silico方法在优化和自动化组织工程策略中的作用,以及这些先进方法作为动物实验替代品的前景。该研究主题旨在汇总生物处理技术领域的重要进展,推动再生医学和疾病建模的临床转化。
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组织工程与仿生建模应用的高级生物处理策略

组织工程(TE)策略结合干细胞、生物材料支架以及生物化学/物理信号,已成为修复或替换受损组织和器官的一种有前景的方法。然而,由于科学、技术和监管方面的限制,将组织工程策略直接转化为临床应用仍面临挑战。目前,组织工程方法主要用于构建先进且可靠的仿生模型,以应用于基础与临床前研究、疾病研究、药物及毒理学筛选,以及生物医学产品的安全性评估。在太空生物学领域,仿生模型也日益受到关注,用于研究微重力和辐射对人体生理的影响。

尽管该领域近期取得了巨大的科学进展,但仅有少数方法成功实现了临床转化。在此背景下,生物处理方法(例如生物反应器技术)对于功能性细胞基组织工程构建体的规模化制造至关重要。此外,近年来,已成功开发出组织特异性的生物反应器系统,用于创建受控的类体内微环境,以支持细胞分化或组织成熟,并研究癌症等疾病的病理生理学及其对治疗的反应。进一步地,采用先进的生物材料加工技术(如3D生物打印或微加工)来制造具有更高结构复杂性和仿生性的组织构建体,正成为一种极具前景的方法。与此同时,基于先进计算机建模和人工智能(AI)的日益复杂的in silico模型的开发与应用,对于优化、控制和自动化组织工程策略变得至关重要。先进的体外和in silico方法最近已被美国食品药品监督管理局(FDA)等监管机构认可为动物试验的有效替代方案,并且总体上,它们对于组织工程更广泛、更成功地转化为临床实践正变得不可或缺。

生物处理技术的进步使得能够规模化、可重复地制造具有更高结构复杂性和功能性的组织工程构建体,从而更接近地模拟天然组织微环境。本研究主题旨在概述生物处理技术和方法的重大进展,这些技术和方法应用于组织工程和再生医学。涉及生物反应器、微流控系统、3D生物打印组织以及器官芯片的相关策略将受到特别关注,这些策略提供仿生、可监测及受控的3D体外培养条件,用于细胞的生物物理刺激或改善组织工程构建体的功能。应用于再生医学和体外疾病建模的新型干细胞生物工程和基于生物材料的方法也同样令人感兴趣,同时还包括用于生物组织表征或识别及测试创新药物治疗的新技术。此外,为优化和自动化组织工程策略铺平道路的创新性in silico和基于AI的方法也受到欢迎。

本研究主题诚邀稿件(原创研究论文和文献综述),描述并讨论生物处理组织工程策略在再生医学和疾病建模应用中的最新创新进展,这些进展得益于生物反应器系统、新型生物材料、3D生物打印方法、成像与生物传感、计算建模、AI及机器学习等方面的进步。

本研究主题的具体主题和议题包括但不限于:

  • 体外3D模型;
  • 用于扩增人类干细胞及其衍生产品(例如,细胞外囊泡)的新型生物工艺;
  • 体外3D生物打印组织和器官模型;
  • 仿生生物反应器、微流控系统和器官芯片;
  • 用于体外3D培养的传感器和监测设备;
  • 测试台技术;
  • in silico和人工智能方法;

【全文结束】

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