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高性能制造 14

生物质 13

生物工程 12

人工智能 11

生物材料 11

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3D打印 10

新一代智能制造 10

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我国微生物制造产业的发展现状与展望

毕心宇,吕雪芹,刘龙,陈坚

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期   页码 59-68 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.008

摘要:

在我国“绿色生产,节能减排”政策的倡导下,微生物制造产业飞速发展,涉及农业、食品、能源、化工等多领域,并产生了良好的经济效益与社会价值本文阐述了全球微生物制造产业的发展态势,分析了我国微生物制造产业在发酵食品、生物肥料、酶制剂、生物基、生物质能领域的发展现状,全面解析我国微生物制造产业发展的机遇与挑战。研究表明,我国微生物制造产业涉及多个领域,研发技术不断改革创新,一些发酵大宗产业生产水平位居世界前列,新菌种新产品持续增多,工业生产规模逐步扩大。与此同时,我国微生物制造产业也面临着核心菌种自主率低,前沿科研技术垄断,关键生产设备依赖进口等挑战。研究建议,我国微生物制造产业应提高自主研发能力,增强产业间的交叉创新,开发智能化工业生产设备,加速科研成果转化和工业化生产,实现我国微生物制造产业的跨越式发展。

关键词: 生物制造产业     产业类型     SWOT 分析     科技创新    

一种可实现合成生物传感器现场部署的增材制造方法 Article

Daniel Wolozny, John R. Lake, Paul G. Movizzo, Zhicheng Long, Warren C. Ruder

《工程(英文)》 2019年 第5卷 第1期   页码 173-180 doi: 10.1016/j.eng.2018.12.001

摘要:

合成生物学工具可用于设计活体生物传感器,报告目标分析物的存在。虽然这些工程细胞生物传感器在实验室外具有许多潜在应用,但由于它们属于转基因生物(genetically modified organism,GMO),通常被认为具有危险性。因此,如何在实验室外使用转基因生物的同时,降低将其释放到环境中的风险就至关重要。本文描述了一种包含合成生物电路的生物传感系统。这些转基因生物能够检测到一种条件致病菌铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的化学群体信号。在该设备中,活体生物传感器可以在不接触环境的情况下,接触感兴趣的样本。许多生物传感器缺乏现场部署所需的多功能性,由于
缺乏资源和装置,许多疾病可能无法诊断。我们的生物检测设备利用3D 打印技术,为现场部署活体生物传感器制造了一种便携式、模块化和廉价的设备。

关键词: 合成生物    增材制造     生物传感器    

新一代生物工艺研发与制造技术及高通量微小型生物反应器

焦鹏,陈必强

《中国工程科学》 2016年 第18卷 第4期   页码 44-50 doi: 10.15302/J-SSCAE-2016.04.007

摘要: 以美国卫生部为代表的机构提出并开始践行新一代工艺研发与生物制造的技术平台,其目的是要极大缩短生物工艺研发和生产的周期,从而快速应对。实现快速研发的核心设备是微小型生物反应器,新一代技术核心包括高通量筛选、高通量工艺研发,一次性技术,模块化及柔性化生产。新一代工艺研发与生物制造技术不仅关系到国家安全、人民生命健康,其作用及影响将辐射到整个生物加工制造领域,社会与经济价值巨大。

关键词: 新一代生物工艺研发与生物制造技术     烈性传染病     精准医学     微小型生物反应器     高通量技术     一次性技术    

从他汀类药物的发现、发展和创新看生物制造的重要性 Review

汤晓玲, 俞佳薇, 耿宇恒, 王嘉瑞, 郑仁朝, 郑裕国

《工程(英文)》 2023年 第24卷 第5期   页码 138-150 doi: 10.1016/j.eng.2022.04.030

摘要: 生物制造是在细胞及其组分介导下进行物质加工与合成的绿色先进生产方式,具有原子经济性高、副反应少、过程需求适应性强及环境友好等优势,可以革新加工原料供给、强化和优化生产过程、提升产品质量。生物制造的重要性在他汀类药物的发现、发
展和创新过程中得到了有力体现。他汀类药物作为治疗和预防心脑血管病的基石,开创了心脑血管病治疗的新纪元,在人类医药发展史上具有重要意义。从微生物发酵生产第一代他汀类药物、生物合成生产第二代他汀类药物到化学-酶法合成第三代他汀类药物,可以看到生物制造技术对他汀类药物的巨大推动力,对变革生产路线与生产工艺、降低碳排放、提高生产效率具有重要意义随着前沿生物制造技术的发展及与多学科的交叉融合,生物制造技术将形成他汀类药物新的生产力,进一步推动其健康可持续发展。

关键词: 生物制造     他汀类药物     生物发酵     生物转化     化学-酶合成    

生物制造技术及发展

连 芩,刘亚雄,贺健康,王 玲,靳忠民,李涤尘,卢秉恒

《中国工程科学》 2013年 第15卷 第1期   页码 45-50

摘要:

自20世纪90年代西安交通大学机械工程学院提出生物制造的概念,提出以工程方法解决医学问题以来,在20多年与医学、材料和生物学等学科专家的密切合作中,已在骨与关节、肝脏、肠道、大脑等器官的人工内植入物研究上取得了进展重点介绍和总结了定制化人工假体、活性人工骨和关节以及组织工程化肝脏等制造技术的研究工作与成果,探索其中的问题与发展前景。

关键词: 生物制造     快速成型     功能仿生     骨与关节     组织工程化肝脏    

我国微生物产业发展战略研究

杜娟,马连营,马爱进,刘龙,于晴,吴清平

《中国工程科学》 2021年 第23卷 第5期   页码 51-58 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.05.007

摘要: 在推进健康中国建设的重大机遇面前,发展微生物产业对于区域科技创新、产业高质量发展、保障健康并改善民生等具有积极意义。本文阐述了微生物产业发展的宏观需求,从产业布局、技术进展角度梳理了国际微生物产业发展现状,进而总结产业发展趋势;从产业政策环境、产业规模的角度概括我国微生物产业发展态势,对微生物安全、微生物健康、微生物制造、微生物医药等产业细分方向的发展现状进行调研,据此剖析发展面临的挑战。研究认为,建设系统化的大科学设施、发展产业化的系列技术、推动微生物资源的产业化应用,是我国微生物产业发展的关键举措。加强微生物高技术产业关键核心技术研发,推动建立协同创新发展的产业政策体系,围绕微生物创新平台实施创新驱动并集中打造产业集群,对提升我国微生物产业发展水平具有重要作用。

关键词: 生物产业     生物安全     生物健康     生物医药     生物制造     大科学设施     产业化应用    

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: 该技术可以把生物相容性材料、细胞或生物活性因子进行精准组装,为组织工程研究提供新方向。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    

医用增材制造领域中的微流控技术 Review

王洁, 邵长敏, 王月桐, 孙凌云, 赵远锦

《工程(英文)》 2020年 第6卷 第11期   页码 1244-1257 doi: 10.1016/j.eng.2020.10.001

摘要:

增材制造是食品、制药、医学和机械加工等领域的一种重要生产技术。得益于增材制造快速、低成本和可定制化的加工特性,医学增材制造推动了医疗器械、医学假体和临床移植物等领域的发展。在此背景下,高通量以及结构和组分把控精准等优势使微流控技术在医用增材制造领域显露头角,且已被应用于药物开发、组织工程和器官芯片的构建。本文综述了近年来微流控技术在医用增材制造领域的研究进展。首先,针对不同结构的液滴和纤维模板的构建,评估了基于微流控技术的医用增材制造的独特优势;其次,介绍了微流控技术在细胞定向、三维细胞培养、体外组织构建和细胞疗法方向的应用现状;最后,讨论了基于微流控技术的医用增材制造面临的挑战及其发展前景

关键词: 微流控     生物材料     增材制造     液滴     纤维    

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

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    

组织工程和给药技术中的三维光制造 Review

Rúben F. Pereira, Paulo J. Bártolo

《工程(英文)》 2015年 第1卷 第1期   页码 90-112 doi: 10.15302/J-ENG-2015015

摘要:

组织工程中最有前景的方法就是将生物材料、细胞和生物活性分子结合加入人工的模拟环境,用以准确地模拟人体组织修复环境,并刺激组织修复和再生。光制造技术通过多层工艺,如对光敏预聚物的选区光交联反应,构建包含精确结构和多相材料组合的环境。细胞和治疗分子可以包含在初始水凝胶前体的溶液中,并加工成三维(3D)结构。近来,光制造也已被开发用来动态调节水凝胶的实时特性,加强控制细胞寿命和生物活性物质的传递。本文聚焦于利用3D光制造技术为组织再生和给药技术生产先进结构的相关研究,同时介绍了目前最先进的光制造技术,重点放在控制细胞生物活性因子分布形式的工作原理和生物制造方法上。因光制造技术具有工艺快速、时空控制、高分辨率和高精度等特性,故其在复杂的3D结构设计中扮演着重要角色。这种技术同样能够为组织再生构建适当的环境,并可调节治疗方法的实施状况。

关键词: 三维光制造     生物材料     组织工程     给药    

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: 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。

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

生物质颗粒燃料生产线及其关键制造技术的研究与开发

朱典想

《中国工程科学》 2014年 第16卷 第4期   页码 13-16

摘要:

生物质颗粒燃料(俗称木煤)作为生物质能源转化的一个重要领域,越来越受到人们的关注。本文对生物质颗粒燃料的燃烧特性、节能减排效果、制造工艺技术、关键生产设备进行了研究与开发,并在此基础上最终建成了规模化(年产2.0×105 t)、低成本的木煤生产线,对推动我国木煤产业的健康发展具有重要的示范意义

关键词: 生物质颗粒燃料     燃烧特性     节能减排     生产线     生产工艺     关键设备    

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: 假肢矫形器的传统制造方法是一个耗时且劳动密集的过程,并存在严重的材料浪费问题。这些问题随着增材制造(AM)技术的发展和应用迎刃而解。人们已经进行了大量的理论和实践尝试,但将该技术真正用以制造假肢矫形器并满足临床需要还存在很大挑战。现存的挑战之一是缺乏一个集成AM技术和操作过程的系统框架。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    

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    

标题 作者 时间 类型 操作

我国微生物制造产业的发展现状与展望

毕心宇,吕雪芹,刘龙,陈坚

期刊论文

一种可实现合成生物传感器现场部署的增材制造方法

Daniel Wolozny, John R. Lake, Paul G. Movizzo, Zhicheng Long, Warren C. Ruder

期刊论文

新一代生物工艺研发与制造技术及高通量微小型生物反应器

焦鹏,陈必强

期刊论文

从他汀类药物的发现、发展和创新看生物制造的重要性

汤晓玲, 俞佳薇, 耿宇恒, 王嘉瑞, 郑仁朝, 郑裕国

期刊论文

生物制造技术及发展

连 芩,刘亚雄,贺健康,王 玲,靳忠民,李涤尘,卢秉恒

期刊论文

我国微生物产业发展战略研究

杜娟,马连营,马爱进,刘龙,于晴,吴清平

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

医用增材制造领域中的微流控技术

王洁, 邵长敏, 王月桐, 孙凌云, 赵远锦

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

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

组织工程和给药技术中的三维光制造

Rúben F. Pereira, Paulo J. Bártolo

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

生物质颗粒燃料生产线及其关键制造技术的研究与开发

朱典想

期刊论文

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

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