Biomateriomics

بیومتریومیکس مطالعه کل نگر سیستم های مواد بیولوژیکی است. در حالی که چنین سیستم‌هایی بدون شک پیچیده هستند، ما اغلب با اجزای مشابه - بلوک‌های ساختمان جهانی و نقوش ساختار سلسله مراتبی - مواجه می‌شویم که منجر به مجموعه‌ای از عملکردهای متنوع می‌شود. مشابه روشی که موسیقی یا زبان از مجموعه محدودی از نت ها و کلمات موسیقی برمی خیزد، ما از روابط بین فرم و عملکرد به شیوه ای معنادار با تشخیص شباهت های بین بتهوون و استخوان، یا شکسپیر و ابریشم بهره برداری می کنیم. از طریق بررسی ویژگی‌های مواد، بررسی پیوندهای اساسی بین فرآیندها، ساختارها و خواص در مقیاس‌های چندگانه و برهم‌کنش‌های آن‌ها، متریومیک عملکرد سیستم را از سطح بلوک‌های سازنده توضیح می‌دهد.

بیومتریومیکس به طور خاص بر تجزیه و تحلیل نقش مواد در زمینه فرآیندهای بیولوژیکی، انتقال اصول مواد بیولوژیکی به سمت کاربردهای بیومیمتیک و زیست الهام‌گرفته، و مطالعه واسط‌های بین سیستم‌های زنده و غیر زنده تمرکز می‌کند. چالش‌های مواد بیولوژیکی بسیار گسترده است، اما هم‌گرایی زیست‌شناسی، ریاضیات و مهندسی و همچنین تکنیک‌های محاسباتی و تجربی به مجموعه ابزار لازم برای توصیف سیستم‌های مواد پیچیده، از نانو تا کلان منجر شده است. استفاده از بیومتریومیک ها می تواند راز طبیعت در مواد با کارایی بالا مانند ابریشم عنکبوت، استخوان و ناکر را باز کند و پیشرفت و تشخیص یا درمان بیماری ها را روشن کند. به طور مشابه، به توسعه یک درک جدید از فرآیندهای مواد بیولوژیکی و پتانسیل بهره‌برداری از مفاهیم جدید در نوآوری، سنتز مواد و طراحی کمک می‌کند.

Biomateriomics is the holistic study of biological material systems. While such systems are undoubtedly complex, we frequently encounter similar components -- universal building blocks and hierarchical structure motifs -- which result in a diverse set of functionalities. Similar to the way music or language arises from a limited set of music notes and words, we exploit the relationships between form and function in a meaningful way by recognizing the similarities between Beethoven and bone, or Shakespeare and silk. Through the investigation of material properties, examining fundamental links between processes, structures, and properties at multiple scales and their interactions, materiomics explains system functionality from the level of building blocks.

Biomateriomics specifically focuses the analysis of the role of materials in the context of biological processes, the transfer of biological material principles towards biomimetic and bioinspired applications, and the study of interfaces between living and non-living systems. The challenges of biological materials are vast, but the convergence of biology, mathematics and engineering as well as computational and experimental techniques have resulted in the toolset necessary to describe complex material systems, from nano to macro. Applying biomateriomics can unlock Nature’s secret to high performance materials such as spider silk, bone, and nacre, and elucidate the progression and diagnosis or the treatment of diseases. Similarly, it contributes to develop a de novo understanding of biological material processes and to the potential of exploiting novel concepts in innovation, material synthesis and design.