生物工程系的研究超越了学科，包括横跨整个大学的教师和资源，包括医学院和兽医学院、艺术与科学学院以及工程与应用科学学院的同事。这些项目包括从小（分子）到大（生理）多个尺度上观察和操纵生命系统，旨在创造新的知识和技术，以更好地理解基本生物学过程，改善临床实践和病人护理。大部分的研究都利用了我们与临床医生的独特联系，使我们能够从卧床到床边。宾夕法尼亚大学的生物工程研究大致分为16大类。生物工程研究生小组参与每个研究领域的教员如下所示。
分子工程
分子工程包括操纵基因、rna、蛋白质、酶和小分子，以更好地理解它们的结构-功能关系，引入新的功能，改善功能和/或损害功能。应用领域包括设计更好的治疗方法；操纵分子网络的操作，从而控制细胞行为，产生用于合成生物学的分子装置，以及开发可用于报告细胞过程的新分子成像剂。
细胞工程学
细胞工程学涉及应用物理和生物科学的原理和方法来研究和操纵细胞系统。细胞工程学的研究方向包括细胞力学、机械转化、细胞-细胞相互作用、细胞-基质相互作用和细胞分化。教师们还致力于设计具有增强代谢功能的细胞（如肝脏），利用细胞作为细胞基因传递的载体，刺激和/或分化细胞以更好地识别和抗击疾病，以及利用细胞治疗疾病的其他应用。
组织工程
组织工程是指将合成和/或生物样本作为组织植入物、支持组织生长或作为治疗应用平台的工程。组织工程已经产生了临床应用和实验治疗的结构性组织修复（如皮肤、骨骼、软骨、肌腱、肌肉和血管）和置换。组织工程结构也被用来运送药物和/或为细胞治疗提供平台。
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