生物制造技术

,目录,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,7,前景,6,主要涉及领域,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。,生物制造,一.概念,二.发展,1,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。,3,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：生物制造工程的定义、内涵及意义；生物医学工程与生物制造的联系；生物制造的研究特点、方向及方法；生物制造的应用领域。,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,具体体现,1,2,3,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；,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；,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。,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。,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。,2,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。,（1）生物组织和结构的仿生,1仿生制造,1仿生制造,01,02,03,04,人工神经网络,遗传算法,仿生测量研究,面向生物工程的微操作系统原理,（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:,05,设计与制造基础,2生物成型制造,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,用途,1,2,3,构造微管道，微电极、微导线,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。,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,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1m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：,2生物成型制造,六.主要涉及的方向,六.主要涉及的方向,3,材料学研究,生物制造中加工的对象是各类生物材料，一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。,六.主要涉及的方向,4,微粒喷射沉积的研究,1,2,3,在机器人、微机电系统、微型武器方面，将更多地应用生物动力、生物感知、生物智能，使机器人越来越像人或动物。,在纳米技术方面，实现纳米尺度上裁剪或连接DNA双螺旋，改造生命特征;实现各种蛋白质分子和酶分子的组装，构造纳米人工生物膜，实现跨膜物质选择运输和电子传递。,在医疗方面，三维生物组织培养技术不断突破，人体各种器官将能得到复制，会大大延长人类的生命。,七.前景,在生物加工方面，通过生物方法制造纳米颗粒、纳米功能涂层、纳米微管、功能材料、微器件、微动力、微传感器、微系统等。,生物