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关键词

3D打印 13

生物质 13

生物工程 12

增材制造 11

生物材料 11

组织工程 9

人工智能 6

生物柴油 6

生物科技 5

4D打印 4

医学 4

生物医学 4

2019 3

2020 3

中国 3

农业科学 3

合成生物学 3

干细胞 3

抗击疫情 3

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基于机器学习的多目标优化设计在按需喷墨生物打印中的应用 Article

时佳, 宋锦春, Bin Song, Wen F. Lu

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第3期   页码 586-593 doi: 10.1016/j.eng.2018.12.009

摘要:

按需滴化微喷射(DOD)生物打印技术以其高通量效率和高成本效益在组织工程中得到了广泛的应用。然而,这种类型的生物打印技术面临诸如星形液滴产生、过大的液滴生成和过低的液滴速度等问题。这些问题降低了DOD打印技术的稳定性和精度,打乱了细胞排列,进一步产生结构误差。为了解决这些问题,本文提出了一种基于全连接神经网络(FCNN)的DOD打印参数多目标优化(MOO)设计方法。实验结果表明,使用该方法优化可得到稳定的单滴打印过程,液滴速度由0.88 m·s–1 提高到2.08 m·s–1打印精度和稳定性,对实现精密细胞阵列和复杂的生物功能具有重要意义。此外,对细胞打印实验平台的搭建具有指导意义。

关键词: 按需滴化微喷射生物打印     喷墨打印     按需滴化微喷射生物打印     全连接神经网络    

小口径血管的生物打印进展 Review

曹霞, Sushila Maharjan, Ramla Ashfaq, Jane Shin, Yu Shrike Zhang

《工程(英文)》 2021年 第7卷 第6期   页码 832-844 doi: 10.1016/j.eng.2020.03.019

摘要:

生物工程血管在再生医学和药物筛选等应用中的需求越来越大,但生物工程血管移植物的真正可用性仍然有限。三维(3D)生物打印技术为移植和再生提供了一种潜在的血管或血管化组织结构的制备方法。本文总结了不同血管的基本生物学特性,以及用于制备血管和血管化组织结构的3D生物打印方法和生物墨水设计,重点探讨了小口径血管。

关键词: 生物打印     小口径血管     生物墨水     血管生物工程    

使用2D、3D和4D增材制造材料开发生物植入物 Review

刘果, 何云虎, 刘朋超, 陈舟, 陈绪梁, 万镭, 李莹, 吕坚

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第11期   页码 1232-1243 doi: 10.1016/j.eng.2020.04.015

摘要:

在过去的30年中,增材制造(AM)发展迅速,并在生物医学应用中显示出巨大潜力。AM是一种面向材料的制造技术,其材料固化机制、打印结构精度、后处理过程和功能应用都是基于打印材料的。但是,用于制造生物植入物的3D可打印材料仍然非常有限。本研究对用于生物植入物的2D、3D AM材料进行了概述。此外,在我们团队先前开发的4D打印陶瓷前驱体及陶瓷材料的基础上,受太极思想的启发,本文提出了一种简单而新颖的软硬集成4D增材制造概念,以应用于人体系统中复杂且动态的生物结构。多材料打印技术的发展,使得人们未来可以使用2D、3D、4D AM材料开发生物植入物和软硬集成生物结构。

关键词: 生物打印     2D增材制造     3D打印     4D打印     生物植入物    

可见光引发的3D 生物打印技术及其生物墨水材料在组织工程领域的研究进展 Review

郑子卓, David Eglin, Mauro Alini, Geoff R. Richards, 秦岭, 赖毓霄

《工程(英文)》 2021年 第7卷 第7期   页码 966-978 doi: 10.1016/j.eng.2020.05.021

摘要:

3D生物打印技术是一种基于传统3D打印技术发展起来的新兴技术。在众多3D生物打印技术中,光固化3D生物打印技术在组织工程研究领域发挥着重要作用,而光固化3D生物打印技术的成功应用又与生物材料的光固化特性不可分割。然而,紫外线用于3D生物打印可能会造成细胞损伤,影响细胞的活力。而可见光在生物安全性方面具有独特的优势,所以,将可见光交联技术应用在3D生物打印领域极具应用前景。本文回顾了目前可应用的由可见光引发的3D生物打印技术,并对可见光交联生物墨水的交联机理、可见光引发剂类型和生物医学应用进行了介绍。本文最后对可见光引发的3D生物打印设备及水凝胶目前在生物医学领域应用中存在的挑战和前景进行了讨论。

关键词: 医用增材制造     生物墨水     组织工程     3D生物打印    

支架与组织的设计及3D打印 Review

安佳, Joanne Ee Mei Teoh, Ratima Suntornnond, Chee Kai Chua

《工程(英文)》 2015年 第1卷 第2期   页码 261-268 doi: 10.15302/J-ENG-2015061

摘要:

目前,组织工程学中应用3D打印工艺的情况越来越多。本文介绍3D打印技术在组织工程学应用领域的最前沿研究,尤其侧重于计算机辅助支架设计系统的开发、功能梯度支架的直接3D打印、选择性激光烧结 (SLS) 和熔融沉积成型 (FDM) 工艺建模、利用微观和宏观特征进行支架间接增材制造、生物反应器的开发,以及3D/4D生物打印。本文还讨论3D打印的技术限制,进而突出新3D打印方法在组织工程学领域得到进一步改善的可能性。

关键词: 快速原型制造     3D打印     增材制造     组织工程     生物打印    

关于3D打印技术在医学模具以及再生组织和器官方面的应用综述

Kan Wang, Chia-Che Ho, Chuck Zhang, Ben Wang

《工程(英文)》 2017年 第3卷 第5期   页码 653-662 doi: 10.1016/J.ENG.2017.05.013

摘要: 随着三维(3D)打印和3D 生物打印技术的快速发展,许多研究人员已经开始使用增材制造技术来生产具有多种功能的医学模具。本文综述了3D 打印和3D 生物打印技术在制作功能性医学模具和生物结构方面的应用。特别讨论了3D 打印功能性医学模具(即组织模拟医学模具、放射性医学模具和生理医学模具)及被用于再生组织和器官的3D 生物打印模具的制备(即混合模式支架材料、可转换支架和集成传感器)工艺、发展现状以及未来发展趋势

关键词: 3D打印     3D生物打印     医学模具     再生组织/器官     支架    

生物三维打印——组织器官制造新途径 Review

张斌, 高磊, 马梁, 罗熠晨, 杨华勇, Zhanfeng Cui

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第4期   页码 777-794 doi: 10.1016/j.eng.2019.03.009

摘要:

生物三维打印是一种快速发展的技术,已广泛用于组织工程、疾病研究和药物筛选。它以逐层方式沉积各种类型的生物材料、细胞和生物分子,并能够精确控制它们的空间分布。该技术有望在将来解决器官短缺问题。本文首先介绍了三类生物三维打印策略:喷墨打印、挤出打印和基于光的打印。其次,讨论了包括生物材料和细胞在内的“生物墨水”。再次,系统地总结了生物三维打印在制造实体结构或中空结构的含细胞组织器官的最新进展,包括软骨、硬骨、皮肤、肌肉和血管网络等。随后,综述了利用生物三维打印技术制造药物开发和毒性测试的器官芯片的进展。最后,讨论了当前本领域的主要挑战并展望了未来生物三维打印研究的发展方向。

关键词: 生物三维打印     实体组织     中空组织     器官芯片     组织工程     药物筛选    

基于脱细胞后鱼皮细胞外基质的生物打印水凝胶纺织品用于创面修复 Article

林祥, 张涵, 张慧, 张倬豪, 陈国璞, 赵远锦​​​​​​​

《工程(英文)》 2023年 第25卷 第6期   页码 120-127 doi: 10.1016/j.eng.2022.05.022

摘要: 鱼源的dECM具有理想的生物相容性,并且通过生物打印技术制备的纺织品在细胞黏附和增殖方面表现出卓越的性能。此外,基于dECM的水凝胶纺织品采用生物打印技术生成,因此具有可调节的多孔结构,使整个纺织品具备良好的透气性。而且,水凝胶骨架上的多孔结构高比表面积使其能够负载多种活性分子,从而提高创面愈合效果。这些结果表明鱼皮dECM纺织品在创面修复和生物医学工程领域具有潜在的价值。

关键词: 生物打印     鱼皮     细胞外基质     水凝胶     创面修复    

面向医学应用的3D 打印技术现状综述 Review

严倩,董汉华,苏瑾,韩建华,宋波,魏青松, 史玉升

《工程(英文)》 2018年 第4卷 第5期   页码 729-742 doi: 10.1016/j.eng.2018.07.021

摘要: 3D 打印技术具有解决目前这些问题的潜力,可用于快速制造个性化组织工程支架、细胞原位修复组织缺陷,甚至直接打印组织和器官。打印的植入体和器官不仅与患者的受损组织完美匹配,而且能够调控材料微结构和细胞排列,促进细胞生长和分化。因此,这类植入体有望实现组织修复,甚至最终解决供体短缺问题。本文总结了3D 打印在医学领域相关研究和最新进展的四个层次,介绍了不同类型的生物医用材料,并讨论了医学应用中3D 打印所需材料和构建体外细胞质基质(ECM)存在的问题和未来的发展方向。

关键词: 3D 打印     植入体     支架     生物医学材料    

陶瓷喷墨打印增材制造技术 Review

Brian Derby

《工程(英文)》 2015年 第1卷 第1期   页码 113-123 doi: 10.15302/J-ENG-2015014

摘要:

陶瓷喷墨打印是一种基于微滴累加的成形技术,典型的微滴体积为10~100 pL。实现微滴累加成形的关键是开发稳定的陶瓷墨水,合适的墨水需要满足由雷诺数和韦伯数定义的流变特性参数空间。已经可以确定的是打印过程中微滴相互作用并形成一维线性特征的机理,但是对二维和三维结构成形机理的认识还处于较低水平,成形二维面的稳定性低于成形一维线性结构。已经有大量文献报道了使用喷墨打印技术成形各种类型小型陶瓷零件的成功案例。作为一种未来的制造技术,陶瓷喷墨打印技术有广阔的应用前景。本综述的目的是探索陶瓷喷墨打印技术未来潜在的研究领域,加强对这种制造方法的理解。

关键词: 增材制造     3D打印     喷墨打印     陶瓷零件    

用于器官芯片的工程化血管系统 Review

Abdellah Aazmi, 周竑钊, 李雨亭, 俞梦飞, 许晓斌, 吴钰桐, 马梁, 张斌, 杨华勇

《工程(英文)》 2022年 第9卷 第2期   页码 131-147 doi: 10.1016/j.eng.2021.06.020

摘要: 此外,回顾了血管化的器官芯片制造过程的不同步骤,包括使用不同生物制造策略的结构制造和组织构建。最后,概述了这项技术在器官和肿瘤培养这个有极具吸引力且快速发展的领域的适用性。

关键词: 器官芯片     血管     生物打印     肿瘤芯片    

对双层组件4D打印可逆性的初步研究 Article

Amelia Yilin Lee, Jia An, Chee Kai Chu, Yi Zhang

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第6期   页码 1159-1170 doi: 10.1016/j.eng.2019.09.007

摘要:

增材制造的快速发展和形状记忆聚合物材料的进步推动了四维(4D)打印技术的进展。随着设计方面的不断改进,逐渐证明有可能实现可逆4D打印或双向4D打印。这项技术将完全消除对人为干预的需要,因为编程完全由外部刺激驱动,这使得4D打印部件可以在多个周期内启动。本研究提出了一种新的可逆4D打印驱动方法,其中弹性体的溶胀和热量用于编程阶段,以及热量用于恢复阶段。本研究的主要重点在于自驱动设计这一步骤。采用这种方式理解曲率可以提供对可逆4D打印结构的高度控制。

关键词: 4D打印     增材制造     形状记忆聚合物     可逆4D打印     双向4D打印     溶胀弹性体    

4D打印定律 Article

Farhang Momeni, Jun Ni

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第9期   页码 1035-1055 doi: 10.1016/j.eng.2020.01.015

摘要:

三维(3D)打印是一种增材制造工艺。相应地,四维(4D)打印是一个涉及多个研究领域的制造工艺。4D打印保留了3D打印的一般属性(如减少材料浪费、消除注射模具、冲压模具和机械加工过程),并且随着时间的推移能实现产品第四维度的智能行为。在打印过程中,这种智能行为(通常由逆数学问题)编码进刺激响应多材料中,并在打印后通过刺激该材料来实现。3D和4D打印结构的主要区别是4D打印存在一个附加的维度,这个维度可以随着时间的推移进行智能进化。本文的结果从最基本的概念开始,并以控制方程结束,可以作为未来4D打印领域研究的一般设计原则,其中时间相关性行为应该被正确地理解、建模和预测。

关键词: 制造业     刺激响应材料     材料力学     时间常数     4D打印    

全国生物制造工程年会 (Bio-Manufacturing Engineering Institution Annual Meeting)

会议日期: 2019年12月02日

会议地点: 中国/北京/海淀

主办单位: 中国机械工程学会生物制造工程分会,中国生物材料学会生物材料先进制造分会,清华大学

增材制造技术在假肢矫形器领域的应用 Review

王岩, 谭启涛, 蒲放, David Boone, 张明

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第11期   页码 1258-1266 doi: 10.1016/j.eng.2020.07.019

摘要: 本研究回顾了AM技术在制造假肢矫形器方面的应用现状,并对基于计算分析的产品优化设计方法和生物力学评估做了讨论。我们还设计了一个系统框架,该框架融合了从目标肢体的医学影像扫描到高适配性能产品的全过程。该过程还包含了用有限元方法进行产品优化设计和生物力学评估的环节。一个完善的系统框架能够高效地制造出满足生物力学性能需求的产品,从而大大促进AM技术在假肢矫形器领域中的应用。

关键词: 增材制造     肌肉骨骼系统生物力学     计算模型     假肢矫形器     3D打印    

标题 作者 时间 类型 操作

基于机器学习的多目标优化设计在按需喷墨生物打印中的应用

时佳, 宋锦春, Bin Song, Wen F. Lu

期刊论文

小口径血管的生物打印进展

曹霞, Sushila Maharjan, Ramla Ashfaq, Jane Shin, Yu Shrike Zhang

期刊论文

使用2D、3D和4D增材制造材料开发生物植入物

刘果, 何云虎, 刘朋超, 陈舟, 陈绪梁, 万镭, 李莹, 吕坚

期刊论文

可见光引发的3D 生物打印技术及其生物墨水材料在组织工程领域的研究进展

郑子卓, David Eglin, Mauro Alini, Geoff R. Richards, 秦岭, 赖毓霄

期刊论文

支架与组织的设计及3D打印

安佳, Joanne Ee Mei Teoh, Ratima Suntornnond, Chee Kai Chua

期刊论文

关于3D打印技术在医学模具以及再生组织和器官方面的应用综述

Kan Wang, Chia-Che Ho, Chuck Zhang, Ben Wang

期刊论文

生物三维打印——组织器官制造新途径

张斌, 高磊, 马梁, 罗熠晨, 杨华勇, Zhanfeng Cui

期刊论文

基于脱细胞后鱼皮细胞外基质的生物打印水凝胶纺织品用于创面修复

林祥, 张涵, 张慧, 张倬豪, 陈国璞, 赵远锦​​​​​​​

期刊论文

面向医学应用的3D 打印技术现状综述

严倩,董汉华,苏瑾,韩建华,宋波,魏青松, 史玉升

期刊论文

陶瓷喷墨打印增材制造技术

Brian Derby

期刊论文

用于器官芯片的工程化血管系统

Abdellah Aazmi, 周竑钊, 李雨亭, 俞梦飞, 许晓斌, 吴钰桐, 马梁, 张斌, 杨华勇

期刊论文

对双层组件4D打印可逆性的初步研究

Amelia Yilin Lee, Jia An, Chee Kai Chu, Yi Zhang

期刊论文

4D打印定律

Farhang Momeni, Jun Ni

期刊论文

全国生物制造工程年会 (Bio-Manufacturing Engineering Institution Annual Meeting)

2019年12月02日

会议信息

增材制造技术在假肢矫形器领域的应用

王岩, 谭启涛, 蒲放, David Boone, 张明

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