組織工程的案例
Mater.》綜述：基于生物材料的腫瘤組織工程平臺
圖1 腫瘤組織工程的概念
整合多種細胞類型來概括TME的細胞異質性對于構建腫瘤工程模型至關重要，腫瘤組織工程的最新技術使科學家能夠重建TME，以模擬發生在原發腫瘤和轉移灶內的特定事件，并支持開發更有效的治療方法（圖2）。
使用組織模型重建原發腫瘤生態位需要重建腫瘤組織的細胞和細胞外元素。組織工程方法通過結合水凝膠基質和支持原發腫瘤部位細胞-細胞和細胞-基質相互作用的多細胞3D培養物，幫助模擬這些生物力學、生物化學和生理學財產。作者討論了當代腫瘤工程模型，并總結了原發腫瘤和轉移灶模型的進展。
圖2 應用腫瘤工程模型研究原發性腫瘤、轉移和抗癌治療
轉移是一個多步驟的過程，其中細胞從原發腫瘤遷移，侵入鄰近組織，侵入血管，存活直到到達遠處的器官并定植新的器官。細胞啟動二次腫瘤的小生境提供了基質信號，這些信號對這種擴張過程至關重要。由于90%以上的患者死于轉移性病變，目前已經做出了巨大的努力來模擬轉移前和轉移灶。為了模擬這一過程，使用了結合微流體平臺和高通量技術的生物材料（圖3）。
圖3 生物工程轉移前和轉移灶
腫瘤工程模型使癌癥細胞能夠生長、遷移和侵襲，以及研究藥物反應。在癌癥組織工程中，還采取措施整合腫瘤-基質相互作用和TME的其他元素。為了有效地代表由特定組織TME4包圍的特定癌癥類型，利用了一些策略，如設計具有可修改的機械財產的生物材料基質（圖4）。此外，使用其他學科的當代組學方法可以改善癌癥患者的治療和臨床結果。
圖4 組織工程與腫瘤生物學的融合
最后，作者介紹了使用這些組織模型方法測試新治療方法的挑戰和機遇，以及對基于生物材料的平臺未來應用的展望。
展開 Design》：圓柱形和球形模型在骨組織工程支架設計中的對比研究
近日，中山大學材料科學與工程學院王山峰教授研究團隊通過基于有限元分析的壓縮、剪切、扭轉和流體模擬，結合面投影微立體光刻（PμSL）支架快速制備技術和數字圖像相關（DIC）等實驗方法，對基于單胞的圓柱形和球形孔支架結構的本征幾何參數、力學性質和流體性質進行了系統全面的實驗與模擬的對比研究。相關成果以“A comparative study on cylindrical and spherical models in fabrication of bone tissue engineering scaffolds: Finite element simulation and experiments”為題發表在國際著名期刊《Materials & Design》上（DOI: 10.1016/j.matdes.2021.110150）。
骨組織工程支架是治療骨缺損的策略之一，可光交聯的聚富馬酸丙二醇酯（PPF）被證實具有生物相容性和生物降解性，并作為樹脂材料用多種三維成型方法制備支架結構，在骨組織工程使用上具有良好前景。理想的骨支架應具備適當的孔徑，高度多孔以及仿生化的結構。王山峰教授團隊根據孔徑與實體部分長度的比例（L/D）在Abaqus軟件中設計了具有圓柱形和球形孔結構的兩種模型，采用有限元分析對模型進行了單軸壓縮模擬、剪切模擬和扭轉模擬等結構分析，并對使用PμSL打印的PPF實物支架進行了壓縮實驗和DIC分析。此外，還對模型進行了流體模擬來探究支架的流體滲透性。
展開 《Adv Mater》：機械誘導固-液轉變的組織工程！
該過程涉及由機械擾動引起的固體到流體的轉變，在組織界面產生空間分布的表面應力，并且服從加法和減法制造技術。通過指導基材的各種模塑、雕刻和組裝形式的形態形成，本文展示了這種用于工程設計者的策略的健壯性和多功能性。這一結果為深入了解上皮細胞的活性力學特性提供了依據，并為構建可持續建筑的工程組織提供了方法。相關文章以“Tissue Engineering with Mechanically Induced Solid-Fluid Transitions”標題發表在Advanced Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202106149
圖1.具有長期形狀穩定性的顯微組織的形成。a)組織工程過程示意圖。上皮細胞致密聚合的膠原凝膠(藍色)，同時在24小時內組織成一個連續的外殼。
展開 最簡單實用的弱電工程施工組織設計方案
弱電工程施工組織設計方案是每個弱電項目必需的，有的項目的施工組織設計幾百頁甚至上千頁，有的項目的施工組織設計只有幾十頁。我們很多弱電同行做的項目不是很大，那么急需一套簡單的施工組織設計，今天的文章就可以滿足你。
終將渡過成長的海
01
正文
第一章工程概況及施工組織機構
工程概況
本弱電項目涉及監控系統、無線網絡系統、背景音樂系統、門禁系統。工程內容為安裝及設備調試。
該工程對安裝要求嚴格，施工專業性強，必須精心組織施工，各相關單位密切配合，方可保證該智能化系統具有高度的安全性，可靠性和穩定性，以及設備安裝的整體美觀，方便實用，維護便利。
施工組織機構
我司針對該項目成立專門項目組，并實行項目經理負責制，確定項目負責人1人，全面協調該項目一切事宜，對該項目范圍內發生的一切事宜有決定權和否決權。
序號
工程類別
人數
1
項目負責人
1
2
現場工程負責人
1
3
安裝調試
3
第二章施工總體部署及布置
施工總體部署
本工程的施工要做到不影響整體工程進度。
展開 
：用于心臟組織工程的多肽基導電抗菌凝膠材料
PAni-多肽復合凝膠的性能
上述諸多優勢使得該復合凝膠是一種極佳的生電細胞組織培養支架（圖3a）。心臟細胞外基質（ECM）由分層組織的纖維網絡組成，肌內膜纖維為直徑達數十納米至百納米的原纖維網狀結構，圍繞心肌細胞，與細胞骨架蛋白形成相互作用。本設計中的納米纖維凝膠能夠模擬肌內膜纖維。同時，心肌細胞為生電細胞，能夠在電信號下發生自發收縮，干擾電信號以發生各向異性的傳遞。作者希望，PAni的引入能夠改善心肌細胞的電交流。為此，作者將從新生大鼠中提取的心肌細胞接種于復合凝膠中，培養7日后，細胞保持較高活力（圖3b），同時α-肌動蛋白和肌鈣蛋白明顯表達（圖3c）。此外，為研究凝膠中的心肌細胞的細胞功能，作者將其與鈣敏感染料一同孵育，發現凝膠表面細胞表現出自發與同步的收縮行為，同時鈣信號通過水凝膠表面傳播（圖3d-g）。此外，在自然電信號傳播的反方向上施加電刺激后，能夠觀察到電信號的反轉（圖3h-k）。由此，復合凝膠是支持心肌細胞生長并發揮功能的極好基質。
圖3. 復合凝膠支持心肌細胞的生長
綜上，本文報道了一種基于RGD的從頭設計的多肽凝膠，并通過納米工程將其與PAni復合。得到的復合凝膠具有自我支持、自我修復的特征，同時具有導電和抗菌性能，能夠支持心肌細胞生長并發揮功能。該凝膠具有廣闊的生物應用前景，例如體外心臟支架培養或藥物篩選。
該研究以“Nanoengineered Peptide-Based Antimicrobial Conductive Supramolecular Biomaterial for Cardiac Tissue Engineering”為題發表于Advanced Materials上。
展開 生物醫用材料市場、趨勢及其在3D打印中的應用
生物醫用材料的發展綜合體現了材料學、生物學、醫學等多個領域科學與工程技術的水平。同時，生物再生材料產業作為材料科學、生物技術、臨床醫學的前沿和重點發展領域，以及整個生物醫學工程的基礎，已發展為整個經濟體系中最具活力的產業之一。
生物醫用材料也被應用于3D打印植入物制造、組織工程支架制造等領域，如用于骨科植入物制造的鈦合金粉末，用于骨再生支架增材制造的生物陶瓷，以及用于人工組織制造的水凝膠等材料都屬于生物醫用材料。
定義與分類
生物醫用材料是一類用于診斷、治療、修復、替換人體組織、器官或增進其功能的新型高科技材料。根據中國生物醫學工程學會的定義與分類，生物醫用材料可根據材料的性質、來源、用途等不同維度進行分類。
資料來源：火石創造；正海生物招股說明書
近年來，可降解高分子材料、納米材料、組織工程材料等新材料逐漸應用在醫用領域，為眾多疾病的治療提供了新的方向。
邁普再生醫學生產的3D打印硬腦（脊）膜-睿膜?
生物醫用材料及植入器械的研究和產業化也是醫療器械產業的熱點，其發展和應用促生出了再生醫學這一新學科，其產品主要由干細胞、以生物材料為支架的組織工程化組織和器官、以及可供移植的生物組織和器官構成，包括口腔修復膜、骨修復材料、硬腦（脊）膜補片、人工角膜等。
市場規模與趨勢
作為一種低原材料消耗、低能耗、高技術附加值的新興產業，近二十年來全球生物醫用材料市場持續增長。根據麥姆斯咨詢，2016年全球生物醫用材料市場規模約為709億美元，預計2021年將達到1491.7億美元，2016~2021年復合年增長率為16%，遠高于全球醫療器械市場規模8%的增長率。
展開 快訊《AFM》各向異性3D圖案重建肌肉束狀組織
【科研摘要】
骨骼肌的組織工程學已被提出作為廣泛的肌肉損傷的一種潛在的再生治療方法。在這方面，骨骼肌的高度組織化的結構使細胞的排列在肌肉組織工程中尤其不可或缺。然而，實現所需的對準繼續證明是有挑戰性的，尤其是在
3D工程組織構造中。
最近
，
韓國科學技術學院
Nakwon Choi
/延世大學
Seung‐Woo Cho
教授
團隊
展示了一種仿生方法，
通過概括3D肌肉樣細胞和細胞外組織來生成功能性骨骼肌束樣組織。實現了肌肉細胞外基質（MEM）納米纖維的各向異性3D對齊，該納米纖維能夠通過調節可拉伸彈性體芯片中的纖維形成動力學來提供促肌原性微環境。
重新編程的肌肉祖細胞沿著對齊的MEM納米纖維以3D構型發育肌纖維
，最終達到骨骼肌的結構和功能成熟。
由此產生的
3D肌肉束狀結構可支持從頭肌肉再生，并在造成體積肌肉丟失和先天性肌營養不良的動物模型中誘導受傷肌肉的功能恢復。
這項研究不僅強調了模擬肌肉的結構指導線索對3D肌肉組織工程的基本作用，而且還揭示了人工肌肉構造在再生醫學中的臨床潛力。
相關論文以題為
Reconstruction of Muscle Fascicle‐Like Tissues by Anisotropic 3D Patterning
發表在《
Advanced
Functional
Materials
》上。
圖1
MEM的表征和3D對齊的MEM水凝膠的生成。
圖2
MEM的蛋白質組學表征。
圖3
在
3D工程化骨骼肌構造中增強了iMPC的肌發生。
展開 西安交大郭保林教授課題組 ACS Nano/Nano-Micro Lett.綜述：光響應水凝膠皮膚敷料和導電傷口敷料領域研究進展
常見導電生物材料用于加速傷口愈合
基于導電聚合物、碳納米材料或導電無機納米材料的導電生物材料由于具有與人體皮膚相似的導電性、良好的抗氧化和抗菌活性、電控藥物遞送和光熱效應，在傷口愈合和皮膚組織工程中顯示出巨大的潛力。缺乏對用于傷口愈合和皮膚組織工程的多功能光響應水凝膠以及導電生物材料的設計和應用的評論。據此，郭保林團隊等全面總結了導電傷口敷料在傷口愈合和皮膚組織工程方面的近期巨大成就和巨大潛力。
該綜述首先討論了用于傷口愈合的導電生物材料的一般設計原則，包括基體材料的選擇、結構形態、以及導電材料?？偨Y了不同導電物質的優缺點。通過2D和3D形態對不同形式的導電生物材料的制造方法進行了回顧和分類，并討論了其在不同傷口模型中的應用，以及在面對特定傷口時要考慮的相關方面。進一步綜述了導電生物材料通過電療、傷口敷料和傷口評估三種策略在傷口愈合中實現其巨大價值的方法。最后，針對目前的成就和臨床需求，進一步展望了未來的方向以及存在的的挑戰。
該綜述以“Conductive Biomaterials as Bioactive Wound Dressing for Wound Healing and Skin Tissue Engineering”為題發表于Nano-Micro Letters (IF=16.419)上，通訊作者是西安交通大學郭保林教授。
原文鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-021-00751-y
展開 華南理工曹曉東團隊：用于軟骨再生的載干細胞3D打印絲素蛋白/明膠支架
圖9 體外動物實驗
圖10 體內再生軟骨的組織學評估
綜上所述，本研究通過將3D打印的SF-GT水凝膠和干細胞聚集體結合，開發了一種有效的軟骨組織工程方法，構建了理化性能高度仿生的軟骨組織工程支架，還設計了體外實驗來評價組織工程軟骨的形成，最后通過體內研究表明，采用細胞聚集接種法制備的3D打印SF5GT15水凝膠在促進軟骨再生修復方面具有廣闊的臨床應用前景。
弗萊堡大學Prasad Shastri實驗室《Adv.Sci》綜述：連接3D生物打印和臨床轉化的生物橋梁
比如二者都涉及生物材料和細胞的應用，都可應用于組織的修復或替代。目前，組織工程領域已經有產品進入臨床應用，但數量不多，其原因也在于當時組織工程在快速發展后并沒有迅速設想到后期應用的涉及的問題，以至于在后期轉化中出現標準化較慢的階段。所幸3D生物打印和除組織工程以外其他的一些領域都有交集，比如3D打印，基因和細胞治療（圖2）。這三個領域目前都有用于臨床的產品，也有相應的管理條例和標準化規則，可以作為未來3D生物打印的轉化的借鑒。作為產品開發前端的科學家，一方面需要了解領域內相關的標準和規定，讓研發對象從“學術可接受”轉化為“臨床可接受”，另一方面需要確保研發的內容能夠在滿足科學和臨床規范的條件下順利進入轉化的生產線。
圖2 3D生物打印與其他已經有進入臨床應用的技術（組織工程，3D打印以及基因和細胞治療）的交集
生物打印的結構轉化為存活的組織，需要具備以下特點：在體外培養時保持其結構穩定，能夠適應手術移植過程中的各種操作，在相應的移植部位存活足夠的時間。這些特征可總結為“3P特征”，即可預測的物理特性（predictable physical properties），可預測的生物反應（predictable biological response）和可預測的體內結果（and predictable in vivo outcomes）。為此，生物墨水不僅需要具有適合打印的理化性能，還需要具備促使組織再生的特性，能夠確保打印的結構穩定且能夠再移植后仍然保持活性和特定的生物功能，并且最終能夠轉化為具有功能的體內組織。
在生物制造過程中，生物墨水首先需要滿足一定的溫度特性。由于生物打印大多涉及打印細胞和生物活性分子，這些內容對溫度要求比較苛刻。
展開 哈佛大學醫學院Y. Shrike Zhang教授課題組 Matter/Adv. Mater.：冷凍生物打印技術的研發、優化和應用
該方法進一步擴展到多材料打印，在界面組織工程中尋找潛在應用，例如創建肌肉-肌腱單元和肌肉-微血管單元。這種的獨特的垂直冷凍生物打印技術在各向異性組織的組織工程、藥物發現和個性化治療等中將有廣泛應用（圖2）。
圖2 垂直冷凍生物打印示意圖及其在肌肉組織工程中的應用。
該文章以“Support Bath-Free Vertical Extrusion Cryo(bio)printing for Anisotropic Tissue Manufacturing”為題發表在《Adv. Mater.》上。哈佛大學醫學院、四川大學華西臨床醫學院聯合培養博士羅澤宇，哈佛大學醫學院、南京林業大學聯合培養博士唐國勝 （現廣州醫科大學教授）為論文的共同第一作者，通訊作者為哈佛大學醫學院Y. Shrike Zhang教授。
論文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202108931
展開 
西安交大陳鑫教授團隊構建納米調節器實現腫瘤協同治療
獲得陜西省青年科技新星、全軍優秀博士論文、陜西省科學技術一等獎、第二屆中國組織工程與再生醫學優秀青年研究獎、中華口腔醫學會口腔生物醫學優秀青年研究獎一等獎等獎項。擔任中國生物醫學工程學會組織工程與再生醫學分會第四屆委員會常務委員、中華口腔醫學會第三屆口腔生物醫學專業委員會委員、顱頜面再生與修復教育部工程研究中心副主任、Bio-design and Manufacturing雜志副主編等職務。
相關進展
西安交通大學陳鑫教授/白永康副教授課題組：從切蘋果到原位生成構建近紅外光響應三段形狀記憶材料
西安交大陳鑫教授課題組和張彥民教授課題組在腫瘤精準治療方面取得重要進展
西安交通大學陳鑫研究員課題組《Adv. Funct. Mater.》：在腫瘤治療與組織再生一體化領域取得重要進展
西安交通大學陳鑫研究員課題組在近紅外光響應形狀記憶聚合物方向上取得新進展
西安交大陳鑫研究員課題組與空軍軍醫大學劉世宇教授課題組合作：讓細菌無處可逃——層層自組裝法制備基底普適性的防污抗菌涂層
西安交大陳鑫研究員課題組在智能響應型多模態腫瘤治療領域取得重要進展
西安交大陳鑫教授課題組在環境響應性智能組織工程材料研究取得重要進展
空軍軍醫大學金巖團隊《Sci. Trans. Med.》封面文章：構建模塊化多級微納材料誘導內源性抗原特異性Tregs
空軍軍醫大學金巖團隊《Nat. Biomed. Eng.》
展開 三張表總結危大工程有哪些？專項方案怎么編？專家論證怎么辦？
【超過一定規模的危大工程要求】
施工單位應當在施工前組織工程技術人員編制專項施工方案，還應當組織召開專家論證會對專項施工方案進行論證。
表2
專項方案怎么編？
【專項方案編制、審核、審批】
施工單位應當在危大工程施工前組織工程技術人員編制專項施工方案。
實行施工總承包的，專項施工方案應當由施工總承包單位組織編制。危大工程實行分包的，專項施工方案可以由相關專業分包單位組織編制。
愛上土木網專項施工方案應當由施工單位技術負責人審核簽字、加蓋單位公章，并由總監理工程師審查簽字、加蓋執業印章后方可實施。
危大工程實行分包并由分包單位編制專項施工方案的，專項施工方案應當由總承包單位技術負責人及分包單位技術負責人共同審核簽字并加蓋單位公章。
展開 趙遠錦團隊《AFM》微流控 3D 打印黑磷/PNIPAM水凝膠支架用于骨再生
支架植入2周后觀察到少量新生骨組織，當治療期延長至6周時，BP-HF組和BP-HF+NIR組新生骨組織發生率高于對照組。在 HF 和對照組中，如 3D 重建微 CT 圖像所示（圖 6a）。定量分析顯示，BP-HF+NIR 組在第 2 周和第 6 周的所有組中具有最高的骨組織體積/總組織體積（BV/TV，圖 6b）和骨礦物質密度（BMD，圖 6c），表明 BP-HF+NIR 組新骨
組織再生速度快于其他組。
圖6
通過動態
NIR 響應 BP-HF 支架增強體內骨再生。
【總結】
團隊提出了一種同軸微流體
3D 打印策略來制造光熱響應通道支架，以改善血管化和骨再生。BP 納米片的加入使基于聚（NIPAM）的支架具有受 NIR 輻射控制的可重復收縮/膨脹性能，這促進了細胞浸潤到支架通道中。此外，
與純 HF 支架相比，BP-HF 支架顯著促進了成骨干細胞的增殖、分化和礦化。一旦將BP-HF支架植入骨缺損處，其動態近紅外響應通道結構促進血管向支架內生長，從而大大加速骨缺損愈合過程，表明它們在血管化骨再生方面具有廣闊的潛力
。將刺激響應劑整合到仿生通道支架中的策略為不同組織工程應用的智能
生物材料的設計提供了新的見解。
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adfm.202105190
展開 Mater.》綜述：電活性生物材料和系統用于調控干細胞命運和組織再生的進展
在組織發育與再生過程中，細胞和組織微環境（包括細胞間相互作用、可溶性因子和細胞外基質等）在調節細胞行為和組織功能方面發揮了關鍵作用。因此，模擬天然組織/細胞微環境的功能性生物材料在組織再生應用中具有巨大的潛力。其中，電活性生物材料，包括導電性材料和壓電性材料，不僅能作為細胞粘附和結構支撐的支架，更重要的是能夠可以同時調節細胞/組織的行為和功能。在此基礎上，電刺激可以進一步調節許多生物學過程，從細胞增殖、遷移、和分化到神經傳導、肌肉收縮、胚胎發生和組織再生等。
圖1 細胞與仿生細胞外基質之間的動態機械相互作用。
中科院北京納米能源與系統研究所李琳琳研究員課題組近年來一直致力于研發電活性生物材料和自驅動器件，將其用于藥物遞送、干細胞分化調控和組織再生、生物傳感、癌癥治療等應用方向（詳見課題組網頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin）。最近，該團隊系統綜述了電活性生物材料和系統用于調控干細胞命運和組織再生的最新進展和未來研究方向。首先，詳細介紹了內源性生物電和壓電的生物學基礎。接著，討論了模擬細胞和組織微環境的電活性生物材料和電刺激遞送系統的設計原理，以及介導的電刺激和相關細胞信號通路。然后，總結了電活性生物材料在調節干細胞命運和組織再生方面的最新進展，特別是在神經再生、骨組織工程和心臟組織工程方面的應用。
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