01 / 導讀
導讀
引用
van Blitterswijk, C., & De Boer, J. (Eds.). (2022). Tissue Engineering (3rd ed.). Academic Press.
章節概要
第三版是一部編著教科書，共21章、約750頁，由80多位作者撰稿。出版社介紹說，這是一次全面修訂，分為組織工程基礎，以及選定器官和組織的組織工程兩大部分，其語言便於基礎生物科學、生物工程和基礎醫學專業的本科生與研究生理解，章節結構清晰，面向這一領域的新手。它還列有說明基礎科學應用的臨床應用案例研究。全書內容從細胞和生物學原理出發，經由材料與製造技術，進入具體組織，最後講到生產製造與臨床轉化。
第1章：An Introduction to Tissue Engineering; the Topic and the Book（組織工程導論：主題與本書）
由 Jorge Alfredo Uquillas、Lorenzo Moroni 和 Jan de Boer 撰寫，約12頁。據該章摘要，它概述了作為教學工具的第三版及其讀者對象，討論這一領域的起源、侷限與前景，界定受訓的組織工程師應具備的態度，並以關於如何使用各章的詳細建議收尾。
第2至4章：Stem Cells（幹細胞）；Tissue Formation During Embryogenesis（胚胎發生中的組織形成）；Cellular Signaling（細胞訊號傳導）
生物學基礎。第2章由 Mark Pittenger 和 Candace Kerr 撰寫，約57頁，是篇幅較長的章節之一。第3章（Karperien、Roelen、Passier 和 Gibbs）講胚胎中的組織形成，第4章（LaPointe 和 Kilian）講細胞之間的訊號傳導。
第5至9章：Extracellular Matrix as a Bioscaffold（作為生物支架的細胞外基質）；Synthetic Biomaterials（合成生物材料）；Degradation of Biomaterials（生物材料的降解）；Cell–Material Interactions（細胞與材料的相互作用）；Biomaterials Discovery（生物材料的發現）
材料部分。涉及源自細胞外基質的天然支架（Sicari、Londono、Dziki 和 Badylak）、合成生物材料（Aldana、Bauer 和 Baker）、生物材料如何降解（Hynes 等，約47頁）、細胞如何與材料相互作用（Donnelly 等），以及發現新生物材料的實驗與計算方法（Hook 等）。
第10至14章：Microfabrication Technology（微加工技術）；Scaffold Design and Fabrication（支架的設計與製造）；Controlled Release Strategies（控釋策略）；Bioreactors（生物反應器）；Strategies to Promote Vascularization, Survival, and Functionality of Engineered Tissues（促進工程組織血管化、存活與功能的策略）
工程部分。涉及微加工（Nie、Truckenmüller 和 Takeuchi）、支架的設計與製造（Hutmacher、Tandon 和 Dalton）、訊號的控釋（Rice、Martino、Bobbala、Scott 和 Hubbell，約44頁）、用於研究和生產的生物反應器（Egger 等），以及通過血管化讓工程組織存活下去的問題（Filippi 等）。
第15至19章：Skin Tissue Engineering and Keratinocyte Stem Cell Therapy（皮膚組織工程與角質形成細胞幹細胞療法）；Cartilage and Bone Regeneration（軟骨與骨再生）；Tissue Engineering of the Nervous System（神經系統的組織工程）；Principles of Cardiovascular Tissue Engineering（心血管組織工程原理）；Tissue Engineering of Organ Systems（器官系統的組織工程）
應用部分。依次是皮膚與角質形成細胞幹細胞療法（Hannen 等）、軟骨與骨（Lindahl、Brittberg 等，約51頁，是這一部分中最長的）、神經系統（Dalton、Pêgo 等）、心血管組織工程（Chen 和 Cohen）以及器官系統（Jorgensen 和 Atala）。
第20至21章：Product and Process Design: Scalable and Sustainable Tissue-Engineered Product Manufacturing（產品與工藝設計：可擴充套件、可持續的組織工程產品製造）；Clinical Translation（臨床轉化）
最後幾章追蹤從實驗室到患者的路徑：製造設計（Claes、Heck、Sonnaert、Schrooten 等）與臨床轉化（Joly、Marechal、Van Assche、Moos 和 Luyten），各約30頁。
核心概念
第1至4章：細胞與訊號
- 幹細胞：為工程組織提供構件的細胞。
- 胚胎中的組織形成：作為工程學借鑑模型的發育過程。
- 細胞訊號傳導：指揮細胞行為的分子通訊。
第5至9章：材料
- 作為生物支架的細胞外基質：取自組織的基質被用作支架。
- 合成生物材料及其降解：人工材料以及它們在體內如何分解。
- 細胞與材料的相互作用：材料如何影響細胞。
- 生物材料的發現：尋找新材料的實驗與計算方法。
第10至14章：工程工具
- 微加工與支架設計：在小尺度上塑造材料。
- 控釋：隨時間推移遞送訊號。
- 生物反應器：為研究和生產培養組織的系統。
- 血管化：為工程組織提供血管供給。
第15至21章：組織、製造與臨床
- 特定組織的工程：皮膚、軟骨與骨、神經系統、心血管組織和器官系統。
- 可擴充套件、可持續的製造：面向工程組織產品的產品與工藝設計。
- 臨床轉化：從實驗室產品到臨床應用的路徑。
評析
優點
- 適合新手的邏輯結構。 出版社強調面向該領域新手的清晰結構，目錄也印證了這一點：先是細胞，然後是材料，再是製造與生物反應器，之後是組織，最後是生產製造和臨床轉化。
- 專家執筆。 每章都列出各自的作者，包括寫控釋的 Hubbell、寫支架的 Hutmacher 和 Dalton、寫器官系統的 Atala，以及寫細胞外基質的 Badylak 等。
- 覆蓋整個流程。 關於產品與工藝設計和臨床轉化的章節，使本書超越科學本身，延伸到生產製造和臨床。
- 教學輔助。 導論一章建議了每一章該如何使用，出版社還列出了臨床應用案例研究。
侷限
- 深度與篇幅不一。 作者逾80人，各章長度從約12頁到57頁不等，講幹細胞和降解的基礎章節較長，水平可能超出入門課程。
- 應用章節有所取捨。 講具體組織的章節只有五章。出版社提到了骨骼肌、肌腱、韌帶、眼和免疫系統工程方面的新內容，但這些主題在目錄中沒有作為獨立章節標題出現，因此讀者需要確認它們在哪裡討論。
- 預備知識。 出版社把讀者描述為基礎生物科學、生物工程和基礎醫學專業的學生。細胞生物學背景是合理的最低要求，生物學背景的學生在材料和製造章節可能需要幫助。
- 未找到獨立書評。 這裡的評價依據出版社的介紹、目錄和導論一章的摘要。
在課程中的定位
在本課程書單中，van Blitterswijk 和 De Boer 是多位作者合著的課程教材。Ravi Birla 的 Introduction to Tissue Engineering 是單一作者的導論，把組織工程呈現為工程設計問題，是更易入門的第一本書。Jonathan Slack 的 Stem Cells: A Very Short Introduction 簡要介紹幹細胞與再生醫學，可作為第2章的預備讀物。
Ioannis Yannas 的 Tissue and Organ Regeneration in Adults 是聚焦於創傷癒合和再生材料的專著，適合想深入瞭解為什麼有的支架能誘導再生而有的不能的研究生。Lanza 等人的 Principles of Tissue Engineering 是涵蓋細胞生物學、生物材料、支架和再生醫學應用的綜合參考書，適合在讀完本書之後查閱，或者就本書各章只簡略涉及的話題同步參考。
如何使用本書
本書適合生物醫學工程、生物工程和生物科學專業的高年級本科生與研究生，以及進入該領域的研究人員。細胞生物學背景是合理的最低要求，學過一些材料科學或化學對讀第5至11章有幫助。
實用的閱讀計劃如下：
- 起步： 先讀第1章，它提供瞭如何使用其他章節的指引。
- 核心： 第2、5、6、8、11、14章，涵蓋幹細胞、基質與合成材料支架、細胞與材料的相互作用、支架製造和血管化。
- 按興趣選讀： 發育生物學與訊號傳導讀第3、4章；材料降解與發現讀第7、9章；製造、釋放與生物反應器讀第10、12、13章；自己所研究的組織讀第15至19章。
- 面向轉化： 打算開發產品的人讀第20、21章。
讀某一組織的章節之前，先讀相關的基礎章節，並做一張表，把每種組織的需求（細胞、支架、訊號、血管供應）與前面的章節對應起來。如果對這一領域很陌生，開始前可以先讀 Slack 或 Birla 的小冊子。