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纤维注入凝胶支架引导 3D 打印心室内的心肌细胞排列
水凝胶是用于组织工程的理想材料，但迄今为止的努力表明，其在产生促进细胞自组织成分层三维 (3D) 器官模型所必需的微结构特征方面的能力有限。在这里，我们开发了一种含有预制明胶纤维的水凝胶墨水，以打印 3D 器官级支架，重现心脏的细胞内和细胞间组织。在水凝胶中添加预制明胶纤维可以定制墨水流变性，从而实现受控的溶胶-凝胶转变，从而无需额外的支撑材料即可精确打印独立的 3D 结构。墨水挤出过程中剪切诱导的纤维排列提供了微尺度几何线索，可促进培养的人心肌细胞在体外自组织成各向异性的肌肉组织。由此产生的 3D 打印心室体外模型表现出仿生各向异性的电生理和收缩特性。
空间限制调节微孔退火粒子（MAP）支架中的巨噬细胞反应
抽象巨噬细胞在炎症过程的开始，维持和过渡中至关重要，例如异物反应和伤口愈合。安装证据表明，物理因素还会在体外和体内调节巨噬细胞的激活。2D体外系统表明，将巨噬细胞限制为小区域或通道可调节其表型，并改变其对已知炎症剂（如脂多糖）的反应。但是，探索尺寸和孔径如何影响巨噬细胞表型。在这项工作中，我们研究了巨噬细胞限制在微孔退火颗粒支架（MAP）中时M1/M2极化的变化，这些粒子是由退火球形微凝胶产生的颗粒状水凝胶。我们设计了三种类型的地图凝胶，分别包括40、70和130 µm直径的粒径。颗粒大小，该输出分析了MAP凝胶中3-D孔的特性。由于构建块粒子的尺寸与最终支架内部的孔径相关，因此我们的三种脚手架类型使我们能够研究空间限制程度如何调节嵌入式巨噬细胞的行为。在空间上限制了骨尺寸的巨噬细胞在细胞尺度上的巨噬细胞导致炎症反应水平降低，这与细胞形态和运动性的变化相关。引言巨噬细胞是许多伤害和疾病的核心1。这些状态可以简化为从促炎（M1）到促育（M2）表型2,3的频谱。这个因素在典型的炎症事件中，巨噬细胞是最早到达并偏振各种激活状态以执行特定功能的巨噬细胞之一。通常，M1表型与炎症的启动和维持有关，而M2表型与炎症的分辨率和再生阶段4密切相关。除了在表型中及时过渡的内在分化途径外，巨噬细胞还适应了来自相邻细胞的微环境线索和居住在5的细胞外基质。其他细胞（例如IFN-γ或IL-4）分泌的生化因子可以将巨噬细胞引导到促炎或育次育进行表型6。这些常见可溶性因子背后的分子机制及其对巨噬细胞的影响已得到广泛研究。但是，物理信号调节巨噬细胞激活的机制的探索较少。在生物材料领域，研究人员已经测试了广泛的材料特性对巨噬细胞调节的影响，以追求更好的生物相容性。例如，通过增加亲水性来修饰表面修饰可减少巨噬细胞的附着，而用细胞结合配体进行装饰表面偏向巨噬细胞极化10-13。了解控制表型巨噬细胞变化的特定机械传输机制将指导未来的生物材料设计并获得深远的生理意义。空间限制是在组织或材料支架中调节巨噬细胞反应的众所周知的参数。地形设计将巨噬细胞迫使伸长的细胞形状被证明可促进促增再效的M2表型14。通过使用微图案表面，微孔底物和细胞拥挤来诱导空间限制，研究人员能够防止小鼠骨髓来源的巨噬细胞或RAW264.7细胞扩散，从而抑制晚期的脂多糖（LPS）晚期（LPS）相关的转录程序和细胞质的表达15。肌动蛋白聚合在狭窄空间内的巨噬细胞中受到限制，这降低了依赖于肌动蛋白的转录副因素，肌动蛋白相关的转录因子-A 15。
填充颗粒的空隙空间和支架分析
摘要 我们开发了一种分析填充粒子的工具，以应对颗粒生物材料日益流行的趋势。颗粒水凝胶，包括微孔退火粒子 (MAP) 支架，是一类用于治疗应用的材料，因为它们具有独特的性质，包括粒子之间的微孔隙度。颗粒材料的微观结构很难研究，这导致该领域的许多人报告不可靠的空隙体积分数度量和/或 2D 切片近似“孔径”作为空隙空间的唯一特征。为此，我们创建了 LOVAMAP，这是一款定制软件，它结合了计算几何和图论技术，将空隙空间分割成 3-D 孔隙，这是开放空间的自然口袋。LOVAMAP 的 44 个支架特征为用户提供了描述支架内部和入口的定量概况。我们视觉丰富的输出解决了诸如空隙大小、形状、连通性、路径、各向同性/各向异性、配体可用性以及渗透/迁移限制等主题。使用 LOVAMAP，我们研究了 60 种不同类型的颗粒支架，包括具有相应细胞数据的真实 MAP 支架。我们使用高维分析来表明，我们软件的输出数据可用于对 3-D 孔隙类型进行分类，以及通过生成数字“指纹”来表征整个支架。结合细胞数据，LOVAMAP 揭示了神经球形成与支架空隙几何形状之间的关系。LOVAMAP 是一种支持技术，广泛应用于颗粒生物材料研究以及研究颗粒材料的所有领域。背景由于颗粒生物材料越来越受欢迎，填充颗粒及其周围的空隙（间隙空间、孔隙空间）是一个热门研究课题。颗粒材料在许多应用领域都很有吸引力，包括可注射组织模拟物和 3D 生物打印，因为它们具有独特的属性，例如剪切稀化行为、增加的材料表面积以及离散异质性的选项 1,2。由水凝胶微粒（微凝胶）制成的颗粒材料已用于促进多种疾病模型中的伤口愈合，包括中风 3、心肌梗死 4、皮肤伤口 5 和脊髓损伤 6。当微凝胶堆积在一起时，它们形成一种称为颗粒支架的 3D 结构，当颗粒支架的微凝胶连接在一起时，所得到的稳定结构称为微孔退火颗粒 (MAP) 支架 7。堆积的微凝胶在整个支架中形成空隙空间微孔，从而使细胞在颗粒之间畅通无阻地浸润和迁移。许多研究支持局部几何形状影响细胞行为的观点 8-13 ，并且在颗粒支架中，细胞感知到的局部几何形状是空隙空间的微观结构。因此，我们的目标是了解颗粒支架的内部几何形状，以改进材料设计。在生物材料领域，使用二维显微镜图像近似的孔隙率是最常见的支架空隙空间量化方法。孔隙率通常报告为孔隙体积分数或二维“孔”长度测量值的分布。我们之前已经揭示了报告孔隙率的这种近似值的细微差别 14 ，我们认为空隙体积分数和二维孔隙近似值不足以作为独立指标，因为它们忽略了三维空隙空间局部口袋中的复杂性和几何多样性。其他领域（数学、物理、地球科学、化学、农业等）对堆积颗粒进行了广泛的研究，而没有考虑空隙空间几何形状如何影响细胞的行为。研究通常侧重于粒子本身，其中已经开发出方法来识别粒子边界 15-17 或构建接触粒子的图形以研究粒子连通性、填充配置和应力链 18-23 。然而，这些结果未能表征空隙空间。一些以粒子为中心的研究包括有关空隙空间的信息，
评估迅速分离的软骨细胞和干细胞的共培养物在三层胶原蛋白的支架上播种在caprine骨软骨缺损模型
都柏林市大学的机械与制造工程学院，都柏林9，爱尔兰B医学工程研究中心（Medeng），都柏林城市大学，都柏林9号，爱尔兰C先进加工技术研究中心，都柏林城市大学，都柏林9号，爱尔兰D组织Distrue Engineerering工程小组，解剖学和恢复医学。 Stephen's Green, Dublin 2, Ireland e Trinity Centre for Biomedical Engineering (TCBE), Trinity Biomedical Sciences Institute, Trinity College Dublin (TCD), Dublin 2, Ireland f Advanced Materials and Bioengineering Research (AMBER) Centre, RCSI & TCD, Ireland g Department of Mechanical, Manufacturing and Biomedical Engineering, School of Engineering, Trinity College爱尔兰的都柏林，h国家脊柱损伤部门，Mater Misericordiae大学医院，都柏林，爱尔兰I IBET，Biologia de Biologia de Biologia实验性ETecnológica，2781-901 Oeiras，葡萄牙J. Instituto j Instituto j Instituto d de tecnologiaquímicaebiológicaEbiológicanioantounio xavia de llboboa dea dea dea dea dea dea dea dea dea a dea a dea a dea。 Oeiras，葡萄牙K Cappagh国家骨科医院，弗拉斯，都柏林11号，爱尔兰l部分兽医临床科学，兽医学院，都柏林大学学院兽医学院，都柏林4，爱尔兰都柏林市大学的机械与制造工程学院，都柏林9，爱尔兰B医学工程研究中心（Medeng），都柏林城市大学，都柏林9号，爱尔兰C先进加工技术研究中心，都柏林城市大学，都柏林9号，爱尔兰D组织Distrue Engineerering工程小组，解剖学和恢复医学。Stephen's Green, Dublin 2, Ireland e Trinity Centre for Biomedical Engineering (TCBE), Trinity Biomedical Sciences Institute, Trinity College Dublin (TCD), Dublin 2, Ireland f Advanced Materials and Bioengineering Research (AMBER) Centre, RCSI & TCD, Ireland g Department of Mechanical, Manufacturing and Biomedical Engineering, School of Engineering, Trinity College爱尔兰的都柏林，h国家脊柱损伤部门，Mater Misericordiae大学医院，都柏林，爱尔兰I IBET，Biologia de Biologia de Biologia实验性ETecnológica，2781-901 Oeiras，葡萄牙J. Instituto j Instituto j Instituto d de tecnologiaquímicaebiológicaEbiológicanioantounio xavia de llboboa dea dea dea dea dea dea dea dea dea a dea a dea a dea。 Oeiras，葡萄牙K Cappagh国家骨科医院，弗拉斯，都柏林11号，爱尔兰l部分兽医临床科学，兽医学院，都柏林大学学院兽医学院，都柏林4，爱尔兰
多层脚手架的软骨组织工程
在这里，我们回顾了修复关节软骨的组织工程的最先进。首先，我们描述了内源软骨的分子，细胞和组织学结构和功能，重点是软骨细胞，胶原蛋白，细胞外基质和蛋白聚糖。然后，我们在支架上探索体外细胞培养，讨论维持或获得软骨细胞表型所涉及的困难。接下来，我们讨论用于这些脚手架的各种化合物和设计，包括天然和合成生物材料以及多孔，纤维和多层体系结构。然后，我们报告了不同细胞支架的机械性能，以及在小动物中体内植入后这些脚手架的成功，在结构和功能上类似于天然组织的组织中。最后，我们重点介绍了该领域的未来趋势。我们得出的结论是，尽管过去15年中取得了重大的技术进步，并不断改善动物软骨修复实验的结果，但临床上有用的关节软骨再生的临床有用植入物的发展仍然是一个挑战。
患者特异性支架引导的骨骼再生概念的临床翻译在四种长骨缺损
背景：创伤，感染或肿瘤切除后的骨缺陷对患者和克利尼亚人带来了挑战。迄今为止，自体骨移植（ABG）是骨再生的金标准。为了解决ABG的限制，例如有限的收获量以及过快的重塑和吸收，开发了脚手架引导的骨再生（SGBR）的新治疗策略。在大型至大大胫骨分段缺陷的良好特征绵羊模型中，三维（3D）印刷的复合支架显示了SGBR策略中临床上相关的生物相容性和骨导能的能力。在这里，我们报告了四个挑战性的临床病例，具有大型复杂的创伤后长骨缺陷，使用患者特异性SGBR作为成功的治疗方法。方法：给予知情同意后，计算机断层扫描（CT）图像用于设计患者特异性的可生物降解医学级的多丙酮酸二苯二甲酸 - 三磷酸二磷酸二磷酸二烷酸酯（MPCL-TCP，80:20 wt％）支架。使用物质模拟物进行分割CT扫描以产生缺陷模型，并使用Autodesk Meshmixer设计了脚手架零件。支架原型为3D打印，以验证稳健的临床处理和骨缺陷。最终的脚手架设计是根据食品药品和药物管理局（FDA）指南制造的。结果：四名患者（年龄：23 - 42岁）患有创伤后下肢大骨缺损（病例1：4 cm股骨远端，案例2：10 cm胫骨轴，案例3：复杂的Malunion股骨，情况4：案例4：不规则形状的远端胫骨）。给予知情同意后，通过植入装有ABG的定制MPCL-TCP脚手架（案例2：用Reamer-Irrigator-Aspirator-Aspirator-Aspirator System（RIA，ria，synthess®）收获的定制MPCL-TCP脚手架治疗患者。在所有情况下，脚手架均匹配实际的解剖缺陷，并且没有观察到围手术期的不良事件。案例1、3和4显示了骨向大蜂窝孔（孔> 2 mm）的骨质内生成的证据，并完全相互连接的支架结构，在最后一次放射线照相随访（植入后8 - 9个月）在骨末端的指示性骨桥末端末端。在植入后23个月的随访中，在情况2中实现了全面的骨再生和全重承重。结论：这项研究表明，指导骨再生原理为脚手架的骨组织工程的床边翻译。SGBR中的脚手架设计应具有组织特异性的形态学特征，该标志可以刺激并指导最初宿主响应的阶段，从而向整个再生。因此，脚手架提供了具有形态学和生物材料特性的物理细分市场，允许细胞迁移，
用于制造 3D 组织支架的先进光学方法和材料
三维 (3D) 打印，也称为增材制造 (AM)，在可定制和高精度部件的制造方面经历了快速发展阶段。得益于 3D 打印技术的进步，现在可以将细胞、生长因子和各种生物相容性材料一起打印成任意复杂的 3D 支架，这些支架在结构和功能上与天然组织环境具有高度相似性。此外，光学 3D 打印方法在成型效率、分辨率和适用材料选择方面具有压倒性优势，无疑已成为组织工程 (TE) 中支架制造最合适的方法。在本文中，我们首先全面、最新地回顾了当前用于支架制造的光学 3D 打印方法，包括传统的基于挤压的工艺、选择性激光烧结、立体光刻和双光子聚合等。具体来说，我们回顾了光学设计、材料和代表性应用，然后进行了制造性能比较。重要指标包括制造精度、速率、材料和应用场景。最后，我们总结并比较了每种技术的优缺点，以指导光学和 TE 社区的读者在不同的应用场景下选择最合适的打印方法。
摘要：本文致力于人工智能在教育中的应用，并强调可持续发展背景下的机遇和问题。分析了人工智能技术在教育过程中的引入现状。教育过程中最常用的人工智能技术概括为以下几类：认知服务；虚拟、混合和增强现实；物联网和外围计算；元认知支架。根据对受益者的影响，在教育过程中使用人工智能的优势概括为：学生、教师、学生家长、教育机构负责人、地方政府。事实证明，通过使用人工智能技术和基于从应用这些技术中获得的分析数据创建个人培训计划，学习过程可以显著有效。研究发现，在教育中使用人工智能的主要优势是教育过程的个性化和个性化。指出了教育机构和地方政府负责人从在教育过程中使用人工智能技术所获得的好处，以确保可持续发展，包括决策的透明度和问责制，r
摘要：本文致力于人工智能在教育中的应用，并强调可持续发展背景下的机遇和问题。分析了人工智能技术在教育过程中的引入现状。在教育过程中最常用的人工智能技术概括为以下几类：认知服务；虚拟、混合和增强现实；物联网和外围计算；元认知支架。根据对受益者的影响，在教育过程中使用人工智能的优势概括为：学生、教师、学生家长、教育机构负责人、地方政府。事实证明，通过使用人工智能技术和基于从应用这些技术中获得的分析数据创建个人培训计划，学习过程可以非常有效。发现在教育中使用人工智能的主要优势是教育过程的个性化和个性化。指出了教育机构和地方政府负责人从在教育过程中使用人工智能技术以确保可持续发展中获得的好处，包括决策的透明度和问责制、合理和高效地利用资源。揭示了在教育过程中由人工智能处理的学生数据的保密性和非个人化问题；建议区分教育机构对个人和机密数据的访问、存储和使用的责任。概述了进一步科学研究的前景——教育过程的进一步个性化和个体化。关键词：教育信息化、教育中的人工智能、可持续发展、教育个性化、教育个性化、信息和通信能力。引用方式：Yuskovych-Zhukovska, V., Poplavska, T., Diachenko, O., Mishenina, T., Topolnyk, Y., & Gurevych, R. (2022)。人工智能在教育中的应用。可持续发展的问题和机遇。大脑。人工智能和神经科学的广泛研究，13 (1Sup1)，339-356。https://doi.org/10.18662/brain/13.1Sup1/322
渗透字母蛋白支架的细胞用于...
抗体和非抗体蛋白支架的治疗范围仍然受到过限制在药物内药物靶标。在这里，我们证明了字母支架可以设计成针对细胞培养蛋白拮抗剂，以抗诱导的髓样白血病细胞分化蛋白MCL-1（一种癌症中的细胞内靶标），通过将MCL-1的临界B-Cell淋巴瘤3 Helix与Alphababody和Traphabody proly的细胞proltiendii授予关键B-Cell淋巴瘤2通过接种。将白蛋白结合部分的引入将工程字母的血清半衰期扩展到治疗相关的水平，并基于骨髓瘤细胞系中的小鼠肿瘤异种移植物的给药，从而减少了肿瘤负担。晶体结构提供了应用设计原理的结构蓝图。总体而言，我们提供了用于使用字母内疾病介质使用字母的概念验证，迄今为止，该介质一直留在小分子疗法的领域中。
自动组装支架提升了新型番茄系统的高通量基因组编辑能力
1. 约翰霍普金斯大学计算机科学系，美国马里兰州巴尔的摩 21218 2. 洛桑大学整合基因组学中心，瑞士洛桑 CH-1015 3. 冷泉港实验室，美国纽约州冷泉港 11724 4. 霍华德休斯医学研究所，冷泉港实验室，美国纽约州冷泉港 11724 5. 约翰霍普金斯大学生物系，美国马里兰州巴尔的摩 21218 *通信地址：mschatz@cs.jhu.edu，sebastian.soyk@unil.ch 摘要 推进作物基因组学需要由高质量个性化基因组组装实现的高效遗传系统。在这里，我们介绍了 RagTag，一套用于自动化组装支架和修补的工具，并为广泛使用的番茄基因型 M82 和 Sweet-100 建立了染色体规模的参考基因组，Sweet-100 是我们为加速功能基因组学和基因组编辑而开发的快速循环基因型。这项工作概述了快速扩展其他植物物种的遗传系统和基因组资源的策略。主要基因组测序和编辑方面的最新技术进展使得以前所未有的精度查询和操作作物基因组成为可能。泛基因组可以捕获作物物种内的多样化等位基因，但研究它们的表型后果受到相关和多样化基因型中有效的功能遗传系统的限制。番茄是研究驯化和数量性状遗传学的典型作物系统。对数百个番茄基因组的测序揭示了巨大的基因组多样性 [1,2]；然而，只有少数种质拥有染色体级基因组 [3–5]，而且参考基因组 (Heinz 1706) 与常用于遗传和分子实验的基因型 (例如品种 M82、Moneymaker、Ailsa Craig 等) 之间存在历史差异。大果品种 M82 已被用作遗传、代谢和发育分析的主要参考 [6,7]；然而，缺乏高质量的基因组组装，导致基因组学分析中出现参考偏差和错误信号。此外，对具有较大果实的品种进行表型分析需要大量劳动力，并且需要广泛的生长设施来容纳具有较长世代周期的大型植物。超矮小果实品种 Micro-tom 克服了其中的一些限制 [8]，但高度诱变的背景、严重的激素和发育异常以及低下的果实品质削弱了其在研究许多具有转化农学重要性的表型（如枝条、花序和果实发育）方面的价值（图 1a 和补充图 1a-f）。