Microsystems for Enhanced Control of Cell Behavior: Fundamentals, Design and Manufacturing Strategies, Applications and Challenges

این کتاب راهنما بر کل فرآیند توسعه میکروسیستم‌های زیست پزشکی که تعاملات ویژه با سلول‌ها را ترویج می‌کنند، تمرکز دارد. مبانی زیست‌شناسی سلولی و زیست‌شناسی مکانیکی به‌عنوان ورودی مقدماتی ضروری برای کارهای طراحی توصیف می‌شوند. طراحی پیشرفته، شبیه‌سازی و منابع تولید میکرو/نانو، که استفاده ترکیبی از آنها توسعه میکروسیستم‌های زیست پزشکی را قادر می‌سازد تا در سطح سلولی تعامل داشته باشند، به طور عمیق پوشش داده شده‌اند. سپس مجموعه‌ای مفصل از فصل‌ها به برنامه‌های مبتنی بر میکروسیستم‌هایی که کنترل سلولی پیشرفته‌تری را ارائه می‌دهند، از جمله دستگاه‌های میکروسیال برای تشخیص و درمان، حسگرها و محرک‌های مبتنی بر سلول (دستگاه‌های زیستی هوشمند)، پروتزهای ریزساختار برای بهبود زیست سازگاری، کشت سلولی ریزساختار و ریزبافت اختصاص داده شده است. ماتریس‌هایی برای ارتقای رشد و تمایز سلولی، میکروسیستم‌های الکتروفورتیک برای مطالعه مکانیک سلولی، دستگاه‌های زیستی ریزساختار و ریزبافت برای مطالعه چسبندگی و دینامیک سلول، و میکروسیستم‌های بیومیمتیک (از جمله اندام‌ها روی تراشه)، از جمله. چالش‌های مربوط به توسعه میکروسیستم‌های بیومیمتیک قابل اعتماد در شرایط آزمایشگاهی، طراحی و ساخت هندسه‌های پیچیده، و ساخت زیستی نیز مورد بحث قرار می‌گیرند.

This handbook focuses on the entire development process of biomedical microsystems that promote special interactions with cells. Fundamentals of cell biology and mechanobiology are described as necessary preparatory input for design tasks. Advanced design, simulation, and micro/nanomanufacturing resources, whose combined use enables the development of biomedical microsystems capable of interacting at a cellular level, are covered in depth. A detailed series of chapters is then devoted to applications based on microsystems that offer enhanced cellular control, including microfluidic devices for diagnosis and therapy, cell-based sensors and actuators (smart biodevices), microstructured prostheses for improvement of biocompatibility, microstructured and microtextured cell culture matrices for promotion of cell growth and differentiation, electrophoretic microsystems for study of cell mechanics, microstructured and microtextured biodevices for study of cell adhesion and dynamics, and biomimetic microsystems (including organs-on-chips), among others. Challenges relating to the development of reliable in vitro biomimetic microsystems, the design and manufacture of complex geometries, and biofabrication are also discussed.