%A 黄皓, 刘朝宗, 易腾, Maryam Tamaddon, 苑姗姗, 史震云, 刘子钰 %T 组织工程中细胞实验和动物实验的替代计算模型 %0 Journal Article %D 2021 %J Chinese Medical Sciences Journal %R 10.24920/004007 %P 323-332 %V 36 %N 4 %U {http://cmsj.cams.cn/CN/abstract/article_3411.shtml} %8 2021-12-31 %X

在骨科植入物和再生医学研究领域,为了得到合适的产品需要经过反复实验分析优化材料、结构、机械性能等指标,从细胞实验到临床试验的整个过程既昂贵又耗时。计算模拟方法是组织工程产品开发的设计工具,可以有效降低开发成本和时耗。本文综述了一系列组织工程模型,他们能模拟从细胞附着到组织再生的全过程。从细胞黏附到组织再生的一体化模型的建立能优化组织工程产品设计和评价过程。然而,目前模拟组织工程过程的模型均各自独立。本文重点介绍了组织工程中细胞黏附、营养物质运输和细胞增殖、分化、迁移的模型,试图将所有独立模型串联在一起以供读者使用。在细胞黏附模型中,离散相模型能最精确地模拟控制细胞运动过程,Stanton-Rutland模型能模拟细胞黏附过程。营养盐运输模型能是一种能将流体体积模型和组分传输模型耦合的数值模型,在组织工程中被应用于营养盐运移过程的预测。有限元以及随机游走算法被用于细胞增殖、分化和迁移的模拟。大多数模型的准确性和有效性还有待进一步研究证实。由于尚缺乏检测营养物质扩散速率的技术,在凝血领域模型分析方法的研究尤其少。因此,组织工程全过程建模方法的研究还有很多工作要做。在未来,数值模型将被视为研究组织工程产品生物性能的最佳方法,并能够优化组织工程产品的参数和材料类型。