生物工程疗法、器械和药物输送
药物和基因传递系统的发展涉及到新材料的合成、微纳米平台的制备、靶向性、可控药物释放和生物降解的创新以及这些系统的数学模型。与药物和基因传递系统相关的应用包括控制干细胞分化、治疗疾病、调节器官功能和/或控制免疫系统。药物传递系统的优化可以包括纳米颗粒靶向的数学模型、正常和病变人体组织微环境的建模以及药物摄取和处理的研究。
心血管和肺细胞与组织力学
心血管和肺细胞和组织力学包括内皮细胞、上皮细胞和心肌细胞如何与其环境相互作用，并利用这些知识来控制细胞功能和了解疾病。具体研究领域包括了解机械力和生化信号之间的关系，基因转录因子在肺和心脏发育和疾病中的作用，心肌重塑，利用体外循环优化基因传递，设计微流控装置，研究促凝剂分子的流量，研究血栓的稳定性。
骨科生物工程
骨科生物工程应用生物力学、生物材料、细胞和组织工程来研究骨、软骨、肌腱、韧带和椎间盘等骨科组织的损伤、退变、修复和再生。在宾夕法尼亚大学，我们的项目涵盖了从关节到组织，到细胞和分子的所有层次的骨科研究。
损伤生物力学
损伤生物力学是研究细胞和组织在受到机械力作用时如何反应的学科，其重点是结构和功能的早期和长期变化之间的复杂关系。新的组织修复策略正在开发中，以提高对细胞损伤的认识。此外，研究人员测量组织的力学特性和损伤阈值，并开发计算模型，将细胞和组织的结果推广到宏观水平，并确定损伤机制。这些研究平行于创伤治疗和检测的临床研究。目前的研究应用于成人和儿童的创伤性脑和脊柱损伤，以及呼吸机引起的肺损伤。
细胞力学
细胞力学是细胞工程学的一个分支，旨在了解细胞如何与环境发生机械作用，并利用这些知识控制细胞功能，了解疾病和修复过程。学院的研究范围包括分子和细胞生物物理学和聚合物工程、血管生成调控和干细胞生物学、医学和精神疾病的应激反应、创伤性脑损伤的细胞和分子机制以及肝纤维化的机械因素。
