生物工程:生命科学和工程学的完美融合

简短的评论

生物工程的融合是生物学、物理学和工程技术来解决医疗和相关问题。它是晚期在生命科学工程领域和伟大的革命。这也是基因工程的一个分支,帮助再生医学。

也扩展到分子水平上已组织作为目标扩大其作为组织工程研究。组织工程是一个用于重建或生成新组织和/或器官。有限的可用性使需要第二次手术供体,强调需要移植等替代方法。当我们知道移植排斥移植的是一个严重的问题,它是超过了器官的再生的组织支架材料的使用,加速再生过程引发的生物信号(1- - - - - -5]。它给了很好的促进研究人员开发的技术评估骨折的愈合,严重烧伤,失明,耳聋,心脏,血管,神经和肌肉损伤和许多其他疾病的治疗。组织工程产品由支架和细胞将成为替代目前使用的替换方法和再生受损或删除组织。

人类细胞的多细胞生物有一种固有的能力来复制下各自的监管约束正常愈合过程的要求。干细胞是添加点可以用作增殖和分化过程负责修理和替换损伤组织,自我更新的能力或增长的财产通过对称或不对称的细胞分裂过程(6]。扩散速度极其的数量取决于最初的细胞群,细胞分裂,生长因子及其增殖能力。

生长过程的基本步骤是一个补充,使监管因为延长细胞的生存在这个阶段组织的功能和形态发生负责创建一个路径的遗传不稳定和增长的突变(7- - - - - -15]。增殖细胞群收敛与实验假设。

有几个潜在的方面使用细胞的修复和重建组织。基于干细胞的组织工程被认为是一个路径来取代失踪,再生受损的器官(16- - - - - -19]。成功的使用所有类型的干细胞再生疗法可能实现之后才知道的细胞分子机制的基本概念在干细胞。这将是一个重要的贡献,以确保他们的安全使用再生器官。

通过将启动过程进行干细胞的支架材料和植入构建身体其它部位的。他们成长,成熟,最后提取到植入按要求。在另一个,干细胞也释放组织植入一个严重受伤的帮助和再生纸浆和恢复(20.]。

同种异体细胞性度不佳,减少血管供应和更高的吸收速率比自体移植。最近间充质干细胞与支架用于协会和分化诱导因素制定机关(21- - - - - -27]。器官再生的一般方法是刺激出口从nitche修复细胞进入血液和旅行,或移动变形行为,受伤的网站。一旦损伤部位,然后分化成所需要的细胞修复组织。一旦现场,智能生物材料可用于进一步帮助灌输和分化的细胞。这种方法已被用于牙齿和牙周再生肌肉骨骼再生和心血管疾病。

壳聚糖被频繁使用的为一个矩阵与骨髓干细胞生成骨在身体的网站(28- - - - - -30.]。模型设计生成骨在现有的皮质骨。这个想法的骨再生骨骼之外的信封已经通过使用钛网作为一个障碍在现有的骨头,不使用任何移植材料。乙酰化度4%的可以提供一种非蛋白矩阵结构类似于细胞外蛋白聚糖对3 d细胞生存、传播和发展。

骨再生技术可能应用领域的颌骨的手术,主要是修复牙槽嵴高度和宽度,填充牙周缺陷和肺泡结晶除表面轮廓的脸像骨骼增加颧骨的骨头,下巴和下颌角(31日]。它由β(1 - 4)与N-acetyl-D-glucosamine D-glucosamine子单元和工业生产的碱性水解几丁质。

组织不仅是由生物细胞,但细胞外基质,提供一个动态和功能作用细胞生长因子和趋化因子,使细胞生产再生(32]。他们还提供了在三维空间中播种或原生细胞融入新组织。组织因素作为物理支持提供器官矩阵,当使用派生骨髓间充质干细胞丰富嫁接矩阵,它几乎总是产生更快和更一致的缺陷愈合与承运人矩阵(33]。研究已经证明诱导骨髓来源于间充质干细胞是像BMP-2地塞米松和生长因子,和1,25-dihydroxyvitamin D。

生物材料是天然或合成物质,合并或整合到在治疗病人的组织。化合物应该是惰性,无菌、non-carcinogenic、机械耐用,应该引起任何炎症和免疫反应,是廉价的,易于使用和承受身体组织的修改。生物材料的目的是执行,补充或取代自然功能减弱或丢失。用于组织工程支架的降解率的重要因素及时维护生物力学属性,同时允许吸收材料当一个新的矩阵的发展(34- - - - - -36]。

对这种方法的工作需要有敏锐的鉴赏力的细胞贩运机制所需的细胞修复。细胞来源需要修复可能下降随着年龄的增长和疾病。multi-cue方法可能需要离开nitche刺激细胞,旅行、迁移、分化和受损组织的灌输。许多研究表明,干细胞生长周期的调控机制可以被描述的因素,负责这个过程。然而不同于体内,研究生长过程的实验室面临许多挑战取决于遗传不稳定,变化和细胞污染和缺乏宽容和专制因素负责细胞活动。体外实验的结果需要在实验室运行优化临床的理解。在体内、体外研究面临伦理、金融和资源限制在时间域。虽然这种方法有令人兴奋的可能性,也有其局限性。

计算分析声称,一个更大的凭据在推进生物工程的各个方面,更高层次的仿真研究进行了解的几个方面重要的科学事实包括心血管建模(37),大脑或神经建模和其他neuroinformatics研究[38),药物目标分析(39- - - - - -41),基因和蛋白质的分子信息学(42- - - - - -44],肾建模[45)等。

因此,很明显从上面讨论生物工程已成为一个真正的跨学科的,多方面的科学流程改善整个人类改良与主要强调在医学科学,分子生物学与医学等相关学科和其他影响科学方面。

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