生物制造技术.pptxVIP

2016生物制造 1概念2发展3特点概述4与传统制造对比5生物制造具体内容6主要涉及领域7前景目录一.概念指运用现代制造科学和生命科学的原理和方法，通过单个细胞或细胞团簇的直接和间接受控组装，完成具有新陈代谢特征的生命体成形和制造，经培养和训练，用以修复或替代人体病损组织和器官。生物制造 它直接以生物的手段，利用生物的生理特征、形体特征、材质特征、成形特征、组织特征、遗传特征等， 实现像物理方式、化学方式一样的去除加工、约束成形、生长成形、复制加工等生物方式制造，其技术包括生物方式制造工艺、生物方式制品、生物方式制造设备等。二.发展日本三重大学和冈山大学率先开展了生物技术用于工程材料加工的研究，并初步证实了微生物加工金属材料的可行性。目前已将快速成形制造技术人工骨研究相结合，为颅骨、颚骨等骨骼的人工修复和康复医学提供了很好的技术手段。1我国于1982年将生物技术列为八大重点技术之一。生物学科与制造学科这两个原来人们觉得毫不相干的学科，今天正在相互渗透、相互交叉，正在形成一个新的学科——生物制造系统2我国在2003年3月和2004年7月，先后两次召开了全国生物制造工程学术研讨会，专家们探讨的主要问题有：①生物制造工程的定义、内涵及意义；②生物医学工程与生物制造的联系；③生物制造的研究特点、方向及方法；④生物制造的应用领域。3三.特点生物制造技术应用各种生物制造方法，可以快速制造复杂的表面结构，从加工能力、加工效率、加工成本以及产品功能等不同角度解决常规微纳制造的“瓶颈性” 制造难题。打破传统物理化学方式制造的界限，实现了自然物质制造产品的能力；1具体体现打破生命体与非生命体的界限，实现生物体与机械结构的融合与交叉应用；2打破制造工艺与装备形式的界限，实现生物制造工艺与机械制造工艺的交叉。3四.与传统加工对比制造原理生物制造技术 产 品其他理论⑴仿生制造 生物组织和结构的仿生 生物遗传制造 生物控制的仿生分形理论分布式制造原理⑵生物成形制造自组织生长原理⑶其他方法生长型制造原理生物制造的基础生命科学材料科学制造科学信息技术五.具体内容生物制造是建立在分形理论、分布式制造、自组织生长、生长型制造等原理上的一种新的加工成形方式，其基础是制造科学、生命科学、材料科学和信息技术1 仿生制造 （1） 生物组织和结构的仿生 生物活性组织的工程化制造：将组织工程材料与快速成形制造结合，采用生物相容性和生物可降解性材料，制造生长单元的框架，在生长单元内部注入生长因子，使各生长单元并行生长，以解决与人体的相容性与个体的适配性，以及快速生成的需求，实现人体器官的人工制造。1类生物智能体的制造：利用可以通过控制含水量来控制伸缩的高分子材料，能够制成人工肌肉。类生物智能体的最高发展是依靠生物分子的生物化学作用，制造类人脑的生物计算机芯片，即生物存储体和逻辑装置。 21 仿生制造 （2）生物遗传制造 依靠生物DNA的自我复制，利用转基因实现一定几何形状、各几何形状位置不同的物理力学性能、生物材料和非生物材料的有机结合，并根据生成物的各种特征，采用人工控制生长单元体内的遗传信息为手段，直接生长出任何人类所需要的产品，如人或动物的骨骼、器官、肢体，以及生物材料结构的机器零部件等。 1 仿生制造 （3）生物控制的仿生 应用生物控制原理来计算、分析和控制制造过程，例如:0102030504面向生物工程的微操作系统原理设计与制造基础人工神经网络遗传算法仿生测量研究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2 生物成型制造 （1）生物去除成形 找到“吃”某些工程材料的菌种，实现生物去除成形。例如：氧化亚铁硫杆菌T—9菌株是中温、好氧、嗜酸、专性无机化能自氧菌，其主要生物特性是将亚铁离子氧化成高铁离子以及将其他低价无机硫化物氧化成硫酸和硫酸盐。加工时，可掩膜控制去除区域利用，利用细菌刻蚀达到成形的目的。 2 生物成型制造 复制或金属化不同标准几何外形与亚结构的菌体，再经排序或微操作，实现生物约束成形。目前已发现的微生物中大部分细菌直径只有1μm左右，菌体有各种各样的标准几何外形，这些菌体的金属化将会有以下用途：1构造微管道，微电极、微导线用途2 菌体排序与固定，构造蜂窝结构、复合材料、多孔材料、磁性功能材料等。3去除蜂窝结构表面，构造微孔过滤膜、光学衍射孔等2 生物成型制造 （3）生物生长成形通过控制基因的遗传形状特征和遗传生理特征，生长出所需的外形和生理功能，实现生物生长成形。生物体和生物分子具有繁殖、代谢、生长、遗传、重组等特点，可以利用生长出所需外形和生理功能的人工器官，用于延长人类生命或构造生物型微机电系统。 六.主要涉及的方向生物学研究材料学研究13必然涉及许多与活的细胞有关的基础性问题生物制造中加工的对象是各类生物材料以包含活体细