角质细胞行为的数值建模:生物化学和机械框架的全面审查
Sarjeel Rashid1, Raman Maiti1, Anish Roy1
1Wolfson School of Mechanical, Electrical and Manufacturing Engineering, Loughborough University, Loughborough, Leicestershire LE11 3TU, UK.
Cells
|September 13, 2025
概括
本综述探讨了角质细胞 (皮肤细胞) 行为的计算模型,这对于伤口愈合和再生医学至关重要. 需要先进的建模来更好地了解皮肤细胞动态,以改善治疗方法.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 计算生物学 计算生物学
- 皮肤病学 皮肤病学
背景情况:
- 角质细胞是皮肤健康,损伤反应和疾病的重要表皮细胞.
- 对角质细胞行为的准确建模对于伤口愈合,再生医学和皮肤生物力学至关重要.
- 了解角质细胞的变形,相互作用和对刺激的反应需要先进的计算方法.
研究的目的:
- 审查数学和生物力学建模技术,以 keratinocyte 动态.
- 突出最近 (2010年以来) 皮肤细胞研究计算方法的进展.
- 确定当前模型的局限性,并为整合性框架提出未来方向.
主要方法:
- 对反应-扩散框架,有限元分析,粘弹性模型,随机模拟和基于代理的模型的审查.
- 分析机器学习集成用于模型校准,图像分析和预测模拟.
- 专注于自2010年以来出版的文学作品.
主要成果:
- 各种计算方法有效地捕获了角质细胞的动态.
- 机器学习加速模型校准并增强预测能力.
- 当前的模型通常依赖于简化的假设 (例如,2D,简单的属性,未结合的分析).
结论:
- 需要使用结合计算和实验方法的多尺度,集成型建模框架.
- 对状细胞行为的整体表现将促进个性化治疗,疾病建模和生物工程皮肤.
- 改进的计算模型是改进皮肤替代品和临床应用的关键.
