摘要:

综述 ● 开放获取阅读更多

1.文章导读

功能复杂的兴奋性组织（如心脏、神经和骨骼肌）的修复与功能再生是生物制造领域的前沿热点。不同于其他组织，生物电学微环境在协调这些组织中的细胞行为、促进组织修复以及实现功能再生方面扮演着关键角色。西安交通大学李涤尘教授与贺健康教授团队在国际知名SCI期刊《极端制造（英文）》（International Journal of Extreme Manufacturing, IJEM）上发表了一篇题为《Enhancing regeneration and functionality of excitable tissues via integrating bioelectronics and bioengineered constructs》的综述文章。深入探讨了如何将电学线索整合到工程化兴奋性组织中，以及如何利用微纳生物电子器件对这些组织的功能进行精确的监测和局部的调控。文章提出了生物电子学与组织工程有机融合的创新构想，为受损兴奋性组织的功能修复、监测和调控提供了全新的视角和方法论，有望为相关领域的研究和临床应用带来革命性的进展。

图1 生物电子与组织工程融合。

2. 图文解析

如图2所示，本综述旨在阐释电学微环境在支持兴奋性细胞和组织发育中的作用及机制，特别关注导电植入物如电活性支架和生物电子器件与兴奋性组织间的交互。本文首先概述了基于组织工程支架的电微环境对电兴奋性细胞/组织功能发展的影响，继而深入探讨了电学、结构和力学微环境之间的协同效应。进一步介绍了能够与兴奋性细胞和组织无缝整合的柔性生物电子器件的设计和制造策略，这些策略对于促进细胞/组织功能的精确监测和精细调节至关重要。提出了将生物电子与工程化组织整合为一个混合系统的创新理念，其中嵌入的生物电子器件不仅能够有效地传递电调制信号，还能实现实时监测，而支架则为兴奋性组织的修复和功能再生提供了必要的结构支持。最终，综述讨论了下一代生物电子与工程化组织共融制造的潜在挑战，为未来生物电子学与组织工程领域的交叉融合与发展提供了新的视角和思考。

图2 生物电子与组织工程的融合：激发兴奋性组织的再生与功能。

3. 总结与展望

本综述提出了生物电子与工程化组织融合共生以促进兴奋性组织再生与功能增强的创新理念。展望未来，研究的重点有望聚焦在以下几个关键领域：开发与生物-非生物材料兼容的高精度多材料共融制造技术；研制仿生离子凝胶导电器件；进一步整合生物传感器件以实现精准调控。这些前沿研究的进展预计将深刻影响组织工程和生物电子领域，引领智能植入物设计的新纪元，并为电活性组织的功能性再生提供突破性的治疗策略。