浅谈生物制造技术

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1、浅谈生物制造技术BriefIntroductiontoBiologicalManufacturingTechnology专业：班级：学号：姓名：5摘要：本文从生物制造技术的产生及含义谈起，介绍了生物制造技术的概念、内容及突破口。最后简述了生物制造技术的展望与前景。关键词：生物制造工程仿生制造技术Abstract：Thispapersummarizestheoriginationofbiologicalmanufacturingtechnology,introducestheconcept,content

2、sandfeaturesabouttheproducing,andresumesthatthenewtechnology’sfuture.Keyword:biologicalmanufacturingengineering,simulate,manufacturingtechnology引言信息技术与制造技术的结合，带动了制造业的飞跃发展。21世纪，生命科学和生物技术将领导科技的潮流，改变人类的社会形态和生活方式。制造技术作为社会发展的基础支撑，必须面向未来，从过去的为工农业提供支持，转向与生命科学结合

3、，为人类的生命质量的提高服务，同时借鉴生物生长规律发展制造科学与技术，使制造科学发生一场新的革命。生物制造工程（Bil-technologyforManufacturng）是近年来制造技术发展的新方向，其研究主要包含利用生物的机能进行制造及制造类生物或生物体，将生命科学，材料科学及生物技术的知识融入制造技术之中，为人类的健康、保护环境和可持续发展提供关键技术。一、生物制造的概念生物制造工程（biologicalmanufacturingengineering）是指将生命科学和材料科学的知识融入到制造技术

4、中，在各种交叉技术的支持下，运用先进的制造模式和方法来生产具有一定生物功能的组织和器官。生物制造与人民的生命及健康有着密切的关系。它是生命科学和制造科学相结合的新兴学科，它的研究以各类人工器官或组织的制造作为其最终目标，当前目标是提供具有一定生理、生化功能的功能体或仿生产品，并且能够初步用于医学临床。目前，发展到信息时代的现代制造时期，生物制造确实到了一个面临重大发展的前夜。当代生物技术特别是分子生物学的发展，使得对核酸、蛋白质、多糖、生物膜等大分子的研究已十分深入，随着人类基因组计划以及后基因组研究的

5、开展，人们对生命的奥秘的了解已从朴素的生命机械观发展到分子和原子的层次。细胞分离和大量培养、生物大分子合成与改性、基因的切割与重组已具有比较成熟的技术。上述成果与制造科学中的离散/堆积成形原理与技术、微制造以及数字微滴喷射等使能技术结合起来，已将我们引导进入一个全新学科和工程领域，这就是生物制造。5二、生物制造的主要研究内容（1）生物学研究。以包含活体细胞的“活”的微滴单元作为可控组装对象，必然涉及许多与活的细胞有关的基础性问题：细胞定向分化中关键基因的发现；细胞定向分化外部环境的设置；细胞/材料微滴单

6、元的受控组装所需要的细胞培养及组装前细胞的预处理；细胞外基质的形成、功能及控制；细胞及细胞簇的性状保持及其环境控制等。   （2）生物建模研究。生物制造涉及的优化设计与建模问题有：人体器官建模理论及方法学；生物建模的处理及数据传输的研究以及相应的软件开发；人体组织及器官解剖学数据的压缩、处理与重构；生长成形和生物制造中的数据结构和数据通道；基于分形理论的几何建模、材料建模和功能建模的系统优化；基于复合材料元胞法的生物制造和生长成形过程模拟等。   （3）材料学研究。生物制造中加工的对象是各类生物材料，一

7、方面需要通过合成和改性获得具备所需要的性能的生物材料，另一方面还需要研究成形过程对于生物材料性能的影响。具体的有：人工骨、人工软骨、抗生素缓释人工骨、带软骨半关节面的人工骨、软骨细胞活体构型和肝细胞活体构型的生物材料合成、成形性能和表面化学性能的改进；生物材料的组成、微观结构与其可成形性和生物学性能的关系；快速成形工艺对材料的生物学性能和力学性能的影响；植入体和活体构型的孔隙和介孔构型、分布以及孔隙率对其生物学性能的影响及作用机制；软骨细胞、肝细胞的细胞外基质的仿生合成及材料/细胞及材料/生长因子的相容

8、性；生物降解材料对以BMP为主的生长因子的活性保护和控制释放等。   （4）微粒喷射沉积的研究。具体的有：兼顾功能梯度结构精确成形的要求和保持材料生物学特性的要求、开发材料微滴单元的受控组装工艺；根据材料微滴的不同尺度和粘度，选用不同的喷射使能技术，如螺杆挤出、低温喷射、压电喷头或磁致伸缩喷头和激光引导直写等；基于不同的精密加工技术，研制不同微滴单元的精密喷头；针对不同微滴组装工艺的装备和不同的成形工艺参数优化等。   （5）带软骨半关节面