《生物制造介绍》PPT课件.ppt
生物成形制造,2016年01月04日,目录,背景 生物制造概念及内容 生物成形制造方式及应用 总结与展望,2023年7月20日,2,背景,3,2023年7月20日,生物制造定义与内容,4,2023年7月20日,生物去除成形,5,2023年7月20日,核心找到合适的菌种：,生物去除成形：找到“吃”某些工程材料的菌种，利用它们对材料的腐蚀关系，加工时，可掩膜控制去除区域实现生物去除成形(Bioremoving forming)。,氧化硫硫杆菌,氧化亚铁硫杆菌,氧化亚铁硫杆菌(T.f)工作原理；,生物去除成形,6,2023年7月20日,优点：,生物去除成形：找到“吃”某些工程材料的菌种，利用它们对材料的腐蚀关系，加工时，可掩膜控制去除区域实现生物去除成形(Bioremoving forming)。,a）b）图 生物去除成形实验过程a）光刻工艺过程 b）生物加工过程,加工材料种类广泛，可金属或非金属；所需设备简单、低廉；属于绿色加工，污染小；用于微加工，精度高，工件质量好；与化学腐蚀相比，更稳定；,缺点：,侧蚀问题不可控；,生物去除加工出的微小零件,生物约束成形,7,2023年7月20日,运用背景：,生物约束成形：利用化学镀、溶胶凝胶、电镀等约束成形工艺，将所需微生物金属化，从而达到所需的功能。,构造微管道、微电极、微导线等;菌体排序与固定，构造复合材料、多孔材料、磁性功能材料等；对蜂窝结构表面去除，构造微孔过滤膜、光学衍射孔等；作为新型雷达波隐身材料吸收剂；,作为导弹涂层,生物约束成形,8,2023年7月20日,微生物细胞金属化工艺：,生物约束成形：利用化学镀、溶胶凝胶、电镀等约束成形工艺，将所需微生物金属化，从而达到所需的功能。,腊状芽孢杆菌化学镀Co-Ni-P切片,钝顶螺旋藻化学镀Co-Ni-P后SEM图,生物生长成形,9,2023年7月20日,1、铁细菌定向生长成形：,生物生长成形：利用生物体和生物分子繁殖、代谢、生长、遗传、重组等特点，实现人工控制细胞团的生长外形和生理功能的生物生长成形技术。,生物生长成形,10,2023年7月20日,2、个性化人造器官：,生物生长成形：利用生物体和生物分子繁殖、代谢、生长、遗传、重组等特点，实现人工控制细胞团的生长外形和生理功能的生物生长成形技术。,我国目前有大约150万尿毒症患者，每年却仅能做3000例肾脏移植手术；有400万白血病患者在等待骨髓移植，而全国骨髓库的资料才3万份，大量的患者都因等不到器官而死亡，而且器官移植存在排斥作用，成活率很低的问题。,曹谊林：第一个个性化人造耳：,该技术已经开始用于临床实验。,生物生长成形,11,2023年7月20日,2、个性化人造器官：,生物生长成形：利用生物体和生物分子繁殖、代谢、生长、遗传、重组等特点，实现人工控制细胞团的生长外形和生理功能的生物生长成形技术。,一种更简单的人造器官方法:把作为支架的高分子材料、细胞和生长因子混合在一起，注射到患者体内需要修复的部位，让这些原料“长”出一个完整的器官来。到时，去医院修补器官就像现在打针一样方便。这种新的方法叫做“可注射工程”。,注射能促进牙龈组织再生的生物材料,可注射组织工程示意图,生物连接成形,12,2023年7月20日,硅藻连接成形：,生物连接成形：利用生物分子连接活体与非活体构造生物器件。,生物复制成形,13,2023年7月20日,以仿鲨鱼皮表面为例：,生物复制成形：直接以生物为模板复制逼真的形貌特征，如减阻生物复制成形，就是以减阻生物为模板复制其减阻外形、减阻形貌、减阻界面。,基板加热 样本叠放与施等静压 弹性脱模 复型翻模,工艺流程：,基板：聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，加热到105；静压：压力视面积而定，30min；脱模：保压降温至70；复型：双组份模具硅橡胶RTV-II 5230；,生物复制成形,14,2023年7月20日,以仿鲨鱼皮表面为例：,生物复制成形：直接以生物为模板复制逼真的形貌特征，如减阻生物复制成形，就是以减阻生物为模板复制其减阻外形、减阻形貌、减阻界面。,减阻效果：仿鲨鱼皮表面的最大减阻率达到8.25，最小减阻率为5.28，平均减阻率为6.91,在输油、输气、输水管道减阻内衬制造方面具有重要的应用价值；在飞机、船舶、车辆等交通工具减阻蒙皮制造方面同样具有重要的应用价值；,仿生减阻表面生物复制成形技术应用前景,鲨鱼皮,微复制模板,仿生鲨鱼皮,生物自组织成形,15,2023年7月20日,生物自组织成形：直接利用单细胞生物自组织成形的群体、单体及亚结构来构造微纳米功能器件。,生物计算机：,细胞色素C,DNA分子结构,大规模集成电路（计算机核心元件）材料为硅。提高了集成度，引起难于解决的散热问题。生物芯片可以解决类似问题，有以下生物材料：细胞色素C 它具有氧化和还原的两种状态，其导电率相差1000倍。这两种状态的转换可通过适当方式加上或撤去1.5伏电压来实现，它可作为记忆元件；细菌视紫红质 它是一种光驱动开关的原型。由光辐射启动的质子泵在膜两边形成的电位，经离子灵敏场效应放大后，可给出较好的开关信号。DNA分子 它以核苷酸碱基编码方式存储遗传信息，是一种存储器的分子模型。,总结与展望,16,2023年7月20日,21世纪被称为生命科学和生物技术的时代，生物技术在改善人类健康状况及生存环境、提高农牧业以及工业的产量与质量都正在发挥着越来越重要的作用。生物成形制造为微纳尺度制造引入了一种全新的方式，产生了许多新的研究方向，今后将在以下几个方面有更多的研究：,生物活性组织和器官的工程化制造；仿生制造；生物芯片的制造；,2023年7月20日,17,谢谢,
