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Morphospace engineering: Morphological computation in scaffold design
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AI
DOI：10.1016/j.biosystems.2025.105676.png)
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摘要
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支架几何结构的作用远不止于支持组织——它编码了物质组织成功能形态的规则。形态学作为一种生成性约束，将物理构型转化为因果指令。从分子折叠到细胞迁移，形态决定了物质能够演变成什么。本研究在多尺度上对该原则进行了形式化：使用细胞自动机作为形态发生的最小模型，并将相同逻辑扩展至组织再生的支架设计中。每个支架可被描述为高维形态空间中的一个点，其轴（曲率、孔隙率、刚度、纤维取向）作为局部更新规则引导细胞行为。在此空间中，一个生存核界定了能够维持生长和分化的几何结构。通过将几何视为计算，生物工程从设计容纳生命的材料转向塑造生成生命的形式——这是一种形式优先的范式，其中因果箭头从形态指向功能。
Keyword:
Scaffold morphospace
Form-first bioengineering
Hylomorphic framework
Cellular automata
Viability kernel
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