广义上讲,再生医学原先指体内组织再生的理论、技术和外科操作,也可以认为是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复,以及如何进行组织器官再生与功能重建的学科,可以理解为通过研究机体的正常组织特征与功能、创伤修复与再生机制及干细胞分化机理,寻找有效的生物治疗方法,促进机体自我修复与再生,或构建新的组织与器官以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能。狭义上讲是应用生命科学、材料科学、临床医学、计算机科学和工程学等学科的原理和方法,研究和开发用于替代、修复、重建或再生人体各种组织器官的理论和技术的新型学科和前沿交叉领域。
是一门将胚胎发育、解剖学、生理学、生物相容性生物材料以及生物制造平台(如三维生物打印)有机结合的学科。在设计复杂的组织和器官时,必须考虑的核心因素包括结构-功能关系、生化信号、力学、梯度和空间约束等。生物材料,生物制造和生物医学成像方面的技术进步可以实现对这些核心因素进行体外精确控制,从而再现体内生理和病理现象。构建人工器官,从形态、结构和功能上对组织、器官丧失或功能障碍进行永久性地置换和替代,则是器官工程的直接目标。利用细胞的培养技术在体外人工控制细胞增殖、分化并生长成需要的组织器官,使之工程化批量产出,用来修补或修复由于意外损伤等引起的功能丧失的体内组织,满足临床和康复的需要,并有可能对一些尚没有根治办法的疾病如恶性肿瘤、糖尿病、心脏病、阿尔茨海默症、帕金森氏症、中风和其他疾病提供治疗方案。
器官元件是指由不同组织构成的器官亚单位,其本身由单一或多种细胞构成,具有独立的结构特征和功能特征。器官元件具有一定的通用性,即不同器官元件组合能够组成不同器官行使特定生理功能。
生物性人造器官则是利用动物身上的细胞或组织,“制造”出一些具有生物活性的器官或组织。生物性人造器官可分为异体人造器官和自体人造器官,自体人造器官是利用患者自身的细胞或组织来培育人体器官。由于异体人造器官移植后会让患者产生排斥反应,因此科学家最终的目标是患者都能用上自体人造器官。将来最可能的发展趋势是根据患者自己的需要,从患者身上取下细胞,植入预先有电脑设计而成的结构支架上,随着细胞的分裂和生长,长成的器官或组织就可以植入患者的体内。
生物墨水是指具有3D打印成型能力并包裹活细胞或者可用于包裹活细胞的生物材料。它们必须满足某些特性,例如流变特性,物理机械特性,生物功能性,生物相容性等等。使用生物墨水可以以自动化方式对所制造的构造物提供高再现性和精确控制,即可以通过打印喷嘴或针头挤出成细丝,在沉积后保持其形状保真度。这些墨水被认为是用于组织工程和再生医学的最先进的工具之一。
生物3D打印是一种增材制造技术,整合医学、工程学、电子学、生物学,运用层积制造方法完成生物活性材料和细胞的精准空间排布、产生功能性活组织。是利用类似于3D打印的技术结合细胞,生长因子和生物材料,以制造出最大程度模仿自然组织特征的生物医学部件,实现与目标组织或生物器官相同甚至更优越的功能,用于组织修复、器官移植,在医疗及组织工程领域有极大应用。不仅为器官替换的宏伟目标奠定基础,也可作为体外病理模型服务于药物筛选、器官发育及病变等领域
属于三维(3D)细胞培养物,包含其代表器官的一些关键特性。此类体外培养系统包括一个自我更新干细胞群,可分化为多个器官特异性的细胞类型,与对应的器官拥有类似的空间组织并能够重现对应器官的部分功能,能维持其来源组织的生理结构和功能特征、最终保留了来源组织的结构和生物信息的“微组织”, 从而提供一个高度生理相关系统,是研究相应器官特有的细胞发育和疾病过程的体外新型3D模型。常用的肿瘤类器官构建技术有两类,一种是通过诱导性多能干细胞(Induced Pluripotent Stem Cells,iPSCs)分化而来,另一种是直接来源于肿瘤组织。