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本文聚焦再生医学与智能生物电子系统的融合，探讨其在解决细胞行为调控、实时监测等挑战中的作用，综述生物电子材料、功能设备平台等进展，及在血管、心脏等组织工程中的应用，展望该领域潜力。
摘要
再生医学结合干细胞在组织工程中对解决退行性疾病和组织缺损有重要作用，但面临细胞行为控制、实时监测和刺激方案标准化等挑战。智能生物电子材料与设备和干细胞的结合为再生医学提供了新范式。本综述全面分析再生医学中的智能生物电子系统，回顾细胞接口生物电子材料、功能设备平台、实时生理监测和生物物理刺激系统的进展，重点介绍其在血管、心脏、神经和骨组织工程中的应用，通过案例说明再生生物电子学如何实现动态、组织特异性治疗。
引言
近几十年来，再生医学为组织工程中受损组织和器官的修复提供了有效方案，其利用干细胞的再生和多向分化能力，为解决退行性疾病和损伤带来新可能，可靶向修复受损组织、替代功能异常细胞及解决复杂病理状况。传统再生医学常采用细胞直接注射或生物相容性支架促进组织再生，如骨髓间充质干细胞（MSCs）用于治疗软骨损伤和骨缺损，神经干细胞（NSCs）注射到脊髓损伤部位促进神经再生，3D 支架增强细胞黏附和增殖。但该领域面临有效控制细胞行为、实时监测细胞生理、精准刺激生物物理信号等挑战，以及免疫排斥和细胞获取困难，需先进策略优化疗效。
近期研究聚焦再生医学与智能生物电子系统融合以提高疗效，该系统将生物过程与外部刺激结合，实现细胞行为的实时监测和控制，利用电刺激促进分化、光信号引导排列、机械输入模拟自然环境，为组织修复和功能恢复提供变革机会。生物电子平台技术的小型化、无线操作和生物相容性确保与生物系统无缝集成，小型化设备实现与细胞环境的精准交互，无线通信消除物理限制，无电池设计通过能量收集机制增强长期可用性，适用于慢性应用，其对各种病理状况的适应性及与干细胞的结合有望解决传统方法的局限性。本综述描述智能生物电子系统与基于干细胞的再生医学的结合，强调其在解决组织修复和功能恢复关键挑战中的变革潜力，突出再生生物电子材料、设备和设计策略的关键进展，尤其是在监测细胞生理和提供精准生物物理刺激方面的作用，通过再生生物电子学的案例研究，提供这些集成策略的创新应用，为再生医学和组织工程的先进和个性化治疗方案奠定基础。
智能生物电子材料
智能生物电子材料通过将生物系统与电子功能集成，实现对细胞的精准监测和刺激，推动了组织工程和干细胞治疗的发展。其具有导电性、生物相容性和机械适应性等特性，可模拟天然组织环境并引导干细胞分化。例如，导电聚合物（如聚苯胺）和纳米材料（如石墨烯）可增强生物活性并支持相关生理过程。
再生生物电子学在组织工程中的应用
在再生医学中，干细胞的自我更新和分化为慢性疾病、创伤和器官衰竭等状况提供了解决方案。自体干细胞可最大限度减少免疫排斥，革新器官移植和组织工程，而诱导多能干细胞（iPSCs）可实现个性化治疗。然而，低移植率、遗传不稳定性、可扩展性以及基于干细胞治疗的高成本等挑战阻碍了临床应用。
总结与展望
本综述强调智能生物电子材料和设备在革新再生医学方面的巨大潜力。传统基于干细胞的再生医学方法常面临移植率低、免疫排斥和分化效率有限等挑战，阻碍了全功能组织的开发。此外，实现对细胞行为的精确控制、有效监测细胞生理状态等也存在困难。再生生物电子学通过整合先进材料和设备，为解决这些问题提供了新途径，有望在未来推动再生医学和组织工程的进一步发展，实现更高效、个性化的治疗。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。
