器官在芯片上的数值模型:系统的审查和分析
Weiguang Su, Yang Zhao, Siegfried Yeboah1
1School of Engineering and Design, College of Technology and Environment, London South Bank University, 103 Borough Road, London SE1 0AA, United Kingdom.
Biomicrofluidics
|July 4, 2025
概括
数字模拟显示了优化器官在芯片 (OoC) 设计,提高实验效率和预测生命科学和制药研究结果的巨大潜力.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算生物学 计算生物学
- 药物发现 药物发现 药物发现
背景情况:
- 芯片上的器官 (OoC) 对于研究人类器官病理生理学至关重要,但在几何设计,实验参数和细胞可用性方面存在局限性.
- 数学和数值模型越来越多地用于模拟OoC行为并克服实验挑战.
研究的目的:
- 系统地审查各种OoC (肠道,肝脏,心脏) 模拟数学模型的开发和应用.
- 在这些模型中评估动量,质量和能量转移的准确性.
- 分析理论和实验结果,以优化OOC结构和参数.
主要方法:
- 关于OOCs和数值模型的124篇研究文章 (2000-2024) 的综合文献综述.
- 对OOC模拟的数学模型进行系统分析.
- 在OOC模型中评估运输现象 (动量,质量,能量).
- 对OOC设计和实验参数的优化策略的审查.
主要成果:
- 数字模拟为优化OOC结构和尽量减少实验时间提供了显著的潜力.
- 模型准确地预测实验结果,并提供对OoC之间的相互作用的见解.
- 数学模型增强了对OoCs运输现象的理解.
结论:
- 数字模拟对于推进器官芯片技术至关重要.
- 本综述为未来的OOC设计提供了理论基础,有利于生物实验和药物性能分析.
- 通过模拟优化OOC设计将加速生命科学和制药研究.
