具体描述
近二十余年，胃肠动力在国内外一直是研究的热点，人们对功能性胃肠病以及胃肠动力障碍性疾病的认识有了长足的进步，但仍有诸多问题尚不够 清楚，研究者一直在探索新的研究方法。胃肠生物力学为胃肠动力研究提供了新的视角，是一门新兴学科。生物力学是将力学引进生物体，研究物体的变形和受力后的变形规律，用于解释生命器官的机械行为。
这本书没有太多复杂的数学和物理学基础理论，主要希望提供给读者一些相关的实验方法及参考文献，帮助开阔视野。本书应用尽可能少的计算公式概括论述了生物力学的基本观点。书中重点强调了一些生理学研究、临床研究数据（如扩张性参数）以及结果分析的重要性，并对相关的错误进行了讨论。
现代生物医学工程前沿：组织工程与再生医学的跨学科研究 导论：迈向组织修复与器官再造的宏伟蓝图 本书深入探讨了当代生物医学工程领域中，最为激动人心且发展迅猛的两个核心分支——组织工程（Tissue Engineering）与再生医学（Regenerative Medicine）的理论基础、关键技术以及临床应用前景。在全球范围内，慢性疾病、衰老导致的器官功能衰竭以及复杂创伤的修复需求日益增加，传统治疗手段往往面临局限性。有鉴于此，组织工程与再生医学的结合，提供了一种前所未有的、旨在恢复或替换受损组织和器官功能的革命性路径。 本书的撰写旨在为生命科学、生物医学工程、材料科学、临床医学等相关领域的科研人员、研究生及高级工程师提供一部全面、深入且具有前瞻性的参考著作。我们摒弃了对单一器官系统功能的机械性描述，而是聚焦于驱动组织重塑与功能再生的通用生物学原理、先进的工程学工具和新型生物活性材料的设计与应用。 第一篇：组织工程学的基石——支架材料的创新与设计 组织工程的核心挑战之一在于构建一个能够模拟天然细胞外基质（ECM）的、具有适当物理、化学和生物学性质的“支架”（Scaffold）。本篇将详尽阐述支架材料的设计哲学及其演变历程。 1. 生物活性与可降解聚合物的应用 我们首先聚焦于合成聚合物（如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物PLGA）和天然聚合物（如胶原蛋白、明胶、透明质酸、壳聚糖）在组织工程中的应用优势与局限。重点分析了如何通过调控聚合物的分子量、结晶度以及化学修饰，来精确控制支架的降解速率和力学性能，以匹配目标组织的生理特性。例如，在骨组织工程中，如何设计高模量、低孔隙率的结构以承受高负荷；而在软组织工程中，则需要考虑高度水合性及柔顺性。 2. 结构控制：从宏观到纳米尺度的调控 支架的结构拓扑对细胞的粘附、迁移、增殖和分化具有决定性影响。本章细致地剖析了当前主流的支架成型技术： 快速成型技术（Rapid Prototyping）： 深入探讨了熔融沉积建模（FDM）、激光诱导前向转移（LIFT）和立体光刻（SLA）在构建具有精确孔隙结构和互联通道的定制化支架中的应用。重点分析了这些技术如何实现支架的各向异性设计，以指导细胞的定向生长。 多孔化技术： 详细介绍了通过冷冻干燥法、相分离法和气体发泡法制备微孔或介孔支架的工艺控制，以及这些孔隙结构如何影响营养物质和代谢废物的交换效率。 纳米纤维技术： 重点阐述静电纺丝（Electrospinning）技术，如何重现天然ECM的纳米纤维结构。讨论了通过调控电场强度、流速和收集器类型，实现纤维直径、排列方向和层叠结构的精确控制，以及这对细胞的“触觉”感受（Mechanosensing）的意义。 3. 智能响应性材料的兴起 现代组织工程追求的支架不再是被动的支撑体，而是能够响应环境变化的“智能”载体。本节探讨了具有刺激响应性的材料，包括： 温敏性与pH响应性水凝胶： 分析了它们在药物控释和细胞封装中的潜力。 机械敏感性材料： 讨论了如何通过材料本身的刚度变化（如动态交联网络）来模拟组织成熟过程中的生物力学信号传递。 第二篇：再生医学的核心驱动力——细胞生物学与信号转导 组织的再生和功能恢复，本质上是细胞行为的精确调控。本篇侧重于细胞的来源、处理以及如何利用生物信号“编程”细胞的命运。 1. 成熟细胞与干细胞的工程化应用 详细对比了自体、异体及诱导多能干细胞（iPSCs）在组织工程中的优缺点。尤其关注iPSCs的去分化与定向分化技术，以及如何克服其免疫原性和潜在的致瘤性。对于成熟细胞，如软骨细胞、成纤维细胞的体外扩增和功能性恢复策略进行了深入论述。 2. 生物信号的整合：因子递送与信号通路激活 理解细胞与环境的交互是再生的关键。本章聚焦于如何系统性地递送生物活性分子： 生长因子与细胞因子： 分析了血管内皮生长因子（VEGF）、骨形态发生蛋白（BMPs）等在引导血管生成和特定组织分化中的作用机制。讨论了传统包埋法与靶向释放系统的对比。 非编码RNA与表观遗传调控： 探讨了微小RNA（miRNAs）和长链非编码RNA（lncRNAs）在调控干细胞命运决定中的关键角色，以及如何利用这些分子在支架上实现时空特异性的调控。 3. 3D生物打印：精准构建功能性结构 3D生物打印（3D Bioprinting）技术被视为实现复杂器官结构重构的终极工具。本章详细剖析了基于细胞的生物打印技术（Bio-ink Formulation）： 打印方法比较： 对比了喷墨式、挤出式和激光辅助式生物打印的精度、细胞存活率和材料适用性。 生物墨水的设计： 重点讨论了如何设计高粘度、可快速固化（如光固化或离子交联）的生物墨水，以确保打印结构在打印后仍能维持其精细的几何形状和细胞活性。 多材料与多细胞打印： 探讨了如何集成多种细胞类型和不同的生物材料，以重构具有多层结构和复杂细胞外基质交互的组织单元。 第三篇：应用前沿与未来展望——系统集成与功能评估 本篇将视角从单一的材料或细胞技术，扩展到系统的集成、功能的验证以及临床转化的挑战。 1. 体外组织成熟与生物反应器 体外培养环境必须模拟体内复杂的生理条件，以确保移植组织的成熟度和功能性。本书详细介绍了用于模拟生理负荷的先进生物反应器系统： 流体力学环境的模拟： 在血管组织和心肌组织工程中，如何通过精确控制剪切应力来诱导内皮细胞的正常化。 生物力学加载系统： 在骨骼和肌腱工程中，如何应用周期性的拉伸、压缩或扭转负荷，以促进细胞分泌ECM并形成具有机械强度的组织。 2. 组织工程的临床转化挑战 尽管实验室成果丰硕，但组织工程产品的临床转化仍面临多重障碍： 规模化生产与质量控制（GMP）： 如何建立可重复、可追溯的GMP标准来制造活细胞产品。 免疫兼容性与血管化： 探讨了解决大尺寸组织异位移植后缺血坏死问题的策略，特别是原位血管化技术和高效的抗免疫排斥策略。 结语：跨学科融合的必然趋势 本书旨在强调，现代组织工程与再生医学已不再是孤立学科的简单相加，而是深度融合了材料科学的微观设计、细胞生物学的精准调控、以及工程学的系统集成。未来的突破将依赖于更精细的生物物理信号的理解、更智能的生物活性材料的开发，以及多尺度制造技术的进一步成熟，最终实现真正意义上的功能性组织和器官的构建与修复。
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