生物材料的生物制造成形方法

采用生物制造方法获取人工器官是取代同种和异种器官移植以及机电式人工器官植入的极具发展潜力的方法．生物医学信息是生物制造的生理和几何基础,而生物材料是生物制造的物质基础．文中从生物材料成形方法学角度,对常见生物材料的成形和应用进行了归纳和对比．指出生物制造技术是获取具有复杂空间结构和生物功能支架、组织前体的最具希望的方法．     

冻融作用下聚氨酯透水混合料性能衰减规律

为研究冻融作用对聚氨酯透水混合料（PUPM）性能的影响,通关相应宏观试验对PUPM冻融损伤特性进行多尺度表征。首先测定PUPM质量损失率、吸水率、劈裂强度随冻融次数变化的衰减规律;在不同冻融阶段进行拉拔试验,分析冻融过程中界面抗拉强度的衰减规律及界面破坏形态的变化。试验结果表明,冻融过程中,相比于OGFC ,PUPM质量损失率较大;PUPM吸水率先增大后减小,之后趋于平缓; PUPM的劈裂强度与胶石界面抗拉强度前期衰减较快,后期衰减减缓;冻融初期,胶石界面从粘聚破坏转变为粘附破坏,水的侵蚀是造成界面损伤的重要原因。     

检测和分离生物组织超声反射波和散射波的方法──相关系数平方包络线峰值阈值法

给出了一种适用于生物组织反射界面定位及分离反射波和散射波的方法——相关系数平包络线峰值阈值法。此法以相关检测为基础，经改进后，采用相关系数的平方作为界面检测的特征参量。通过设定阈值，在相关系数平方包络线峰值组成的集合内检测反射界面，再利用估计的反射波和入射波的比例系数将反射波和散射波分开。然后通过减小噪声对相关系数的影响，使检测性能进一步改善。计算机仿真实验和生物组织仿真模块实验表明，此法既可改善随深度增加而来的信噪比降低引起的检测率降低，又可使检测过程简化。     

CFRC/HAP 生物材料复合粘结因素和种植体骨界面研究

主要研究了在采用国产ＣＦＲＣ＿Ⅱ材料加工出表面层镶嵌低温烧结ＨＡＰ组分样品时，硼系生物玻璃作为ＣＣＨ生物材料复合粘结剂的作用机理。通过种植体以及其界面周围组织结构的ＳＥＭ和ＥＤＳ分析，初步查明ＣＣＨ复合材料表面层的结构形态，各组成之间以及复合体与种植界面新生骨组织机体的相互作用机制。     

浅析可降解生物医用高分子材料

作为功能性材料中的一种,生物医用材料被用于诊断和修复组织或器官,其不会对人体组织、器官和血液产生影响和副作用的特性使得生物医用材料在医学领域科研中占据越来越重要的地位,并具有良好的发展前景。可降解的生物材料往往具有良好的兼容性、可控性和稳定性,因此备受疾病治疗领域的的关注。基于上述背景,在文章开头部分介绍了可降解生物医用高分子材料的特性和种类,其次介绍了不同种类的可降解的生物材料的优劣势和部分制作原理,再次介绍了目前可降解生物高分子材料在医学领域所展现的不同应用,最后提出了对疾病治疗领域内生物可降解高分子的研究方向的见解。     

生物矿化与仿生材料的研究现状及展望

对于天然生物材料中的矿化组织结构和矿化机理的充分认识,可以为仿生设计与合成具有特定结构和功能的材料和器件提供理论依据。生物矿化组织的显微分级结构主要取决于生物控制的分子过程,包括晶体生核、生长,以及矿物结构的堆积方式,材料科学家和化学家首先在这一关键问题上做出了贡献。随着研究的深入,分子生物学家的加入,使这一研究已发展到细胞和基因的水平。探讨生物矿化过程中分子控制机理,即有机模板对无机晶体的调制作用,最具代表性的就是有机/无机界面分子识别理论。在此基础上给出生物矿化机理以及仿生制备的研究方向。     

基因编码的蛋白基生物材料的构建和生物医学应用

蛋白基生物材料具有生物相容性高、降解能力强、免疫反应低等特点，是近几年生物材料领域研究的又一热点。利用基因编辑结合合成生物学技术手段，可通过蛋白质重组，构建人工设计的重组蛋白生物材料，不仅可弥补天然蛋白在生物活性、理化性质等方面的不足，还可以人工修饰引入特定功能基团，极大扩展蛋白基生物材料的发展和应用。丝蛋白、弹性蛋白和胶原蛋白作为蛋白基生物材料常用的骨架蛋白，可通过基因编辑技术实现其对功能、理化性质等特性的精确控制。本文分别对丝蛋白、弹性蛋白、胶原蛋白的基本构建原理、生物合成与纯化方法等进行综述，探讨其在组织工程、药物递送领域中的应用，展望其发展，为开展相关研究提供基本参考。     

生物材料的非平衡统计模型

以生物材料及其矿物质构成的复合材料为研究对象,建立生物材料演化过程和生物矿化过程中宏微观结合的非平衡统计模型.给出生物矿化过程的统计表述,包括统计涨落的理论基础,随机长大方程和涨落长大系数等.在这种表述前提下导出生物材料晶体生长的平均物质的量公式,并和HAP(羟基磷灰石)实验上得出的结果进行了画图比较,可以看出图中实验值曲线的走向与理论值曲线的走向是一致的,进一步说明了理论的正确性.     

生物材料的非平衡统计模型

以生物材料及其矿物质构成的复合材料为研究对象,建立生物材料演化过程和生物矿化过程中宏微观结合的非平衡统计模型.给出生物矿化过程的统计表述,包括统计涨落的理论基础,随机长大方程和涨落长大系数等.在这种表述前提下导出生物材料晶体生长的平均物质的量公式,并和HAP(羟基磷灰石)实验上得出的结果进行了画图比较,可以看出图中实验值曲线的走向与理论值曲线的走向是一致的,进一步说明了理论的正确性.     

一种改进的生物医用同轴探头的实验研究

在生物电磁学实验研究中，探头的结构对于生物组织介电特性信息的获取至关重要．作者比较了终端开口同轴探头和圆形微带贴片探头的结构，并在纯水和1％盐溶液中分别测量了以上两种探头的扫频特性和场透入深度，实验表明，圆形微带贴片探头灵敏度和场透入深度优于改进前的终端开口的同轴探头，并有效降低了测量中的反射系数．     

海相人工冻土热物理特性试验研究

【目的】沿海城市轨道交通主要穿越海相深厚软土,需要大量使用冻结法施工,而该地区典型土层热物理特性是冻结法设计的关键依据。研究土质、冻融条件等因素对海相人工冻土冻结温度、热物理性质和冻融性质的影响可为该地质条件下的隧道施工提供基础资料。【方法】选取宁波地区3种典型土层,即淤泥质黏土、粉质黏土和砂质粉土,开展冻结温度和热物理参数测定,以及封闭与开放系统下冻胀融沉试验。【结果】3种土层冻结温度为-0.43～-0.23 ℃,且以砂质粉土的较高,粉质黏土的次之,淤泥质黏土的较低; 不同土层热物理性质不同,但其常温土的导热系数和容积热容量大小呈现一致性,表现为砂质粉土最大,粉质黏土次之,淤泥质黏土最小; 冻土的导热系数、容积热容量和导温系数均大于常温土,冻土导热系数为常温土导热系数的1.37～1.77倍,且颗粒越粗差异越大; 各土层冻胀率和融沉系数相差较大,冻胀率较大的土层其融沉系数也较大,表现为淤泥质黏土＞粉质黏土＞砂质粉土; 开放系统补水冻结过程下各土层冻胀率和融沉系数分别为封闭系统冻结过程不补水工况下冻胀率和融沉系数的1.23～1.88倍和1.21～1.84倍。不论是开放系统还是封闭系统,海相土体各土层的融沉过程相似,可分为缓慢融沉、快速融沉和稳定融沉3个阶段。【结论】海相土体的冻结温度、热物理性质和冻融性质与其土质、状态和冻融条件等因素密切相关,在进行海相土体冻结法设计与施工时,应充分考虑其物理特性的差异性。     

Thawing and freezing processes of active layer in Wudaoliang region of Tibetan Plateau

The interaction between permafrost and atmosphere is accomplished through transfer of heat and moisture in the overlay active layer. Thus, the research on the thermal and hydrodynamics of active layer during the thawing and freezing processes was considered a key to revealing the heat and moisture exchanges between permafrost and atmosphere. The monitoring and research on active layer were conducted because permafrost occupies about two thirds of the total area of the Tibetan Plateau. Based on the analysis of the ground temperature data and soil moisture data of monitoring near the Wudaoliang region of the Tibetan Plateau, the thawing and freezing processes of active layer were divided into four stages, i.e. summer thawing stage (ST), autumn freezing stage (AF), winter cooling stage (WC) and spring warming stage (SW). Coupled heat and water flow is much more complicated in ST and AF, and more amount of water is migrating in these two stages. Heat is transferred mainly via conductive heat flow in the other two stages, and less water migrated. Four water migration and coupled heat flow processes were addressed for the thawing and freezing stages, which are water infiltration driven by gravity, moisture advection and distillation driven by temperature and osmotic gradients, water migration driven by capillarity and unfrozen water migration driven by temperature gradient. The water content near the permafrost table tends to increase after one thawing and freezing cycle, which is the main reason for the development of thick ground ice layer near permafrost table.     

Cryogenic Thermophysical Studies for Clinical Medicine

1　Introduction of Cell Injury DuringFreezing and ThawingAs biological cells and tissues contain much water,they can be analyzed as aqueous systems.Twosub- processes occur during freezing:heat transferand mass transfer.Heat is removed to thesurroundings s…     

移植瘤株冷冻保护的实验研究

本文介绍了人肝癌细胞析细胞及其移植瘤组织经冻存，复苏后检测琥珀酸脱氢酶（ＳＤＥ）活性，成瘤率和电镜检查，选择１０％ＤＭＳＯ或１０％甘油作为冷冻保护剂来冻存细胞，它们先在冰箱里缓慢降温冷却（－０．８℃／ｍｉｎ），后在液氮罐口的液氮气中冷冻（－１０℃／ｍｉｎ）１天，最后置入液氮内，冷并保护后的冻存或组织复苏后显示高的ＳＤＥ活性，１０％ＤＭＳＯ冻存的细胞ＳＤＥ活性比１０％甘油者高，两者相比有显著差别（Ｐ     

冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应

为了探索冻融循环对冬灌区黄土湿陷性的作用规律,结合宁夏气候和黄土区域性特点,应用封闭单向冻融法,试验研究了冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应。试验结果表明:冻融使黄土的湿陷性增大,冻融引起的湿陷系数增量随冻融循环次数的增加而增大,在冻融循环12次后基本达到稳定,二者间存在相关性很好的双曲线关系。在含水率为定值14.0%时,黄土湿陷系数的冻融效应随干密度的增大逐渐增大;在干密度为定值1.45 g/cm~3时,黄土湿陷系数的冻融效应随含水率的增大呈先增大后减小的趋势,最不利含水率约为22.0%。湿陷系数的冻融效应存在最不利含水率,黄土工程应尽量避免在最不利含水率下受冻,尤其是密实度大的压实黄土。     

温暖化加剧青藏高原高寒草甸土非生长季冻融循环

在2013年10月至次年4月,首次利用微根管直接观测和土壤温度间接观测相结合的方法,研究增温对青藏高原高寒草甸土壤冻融循环过程的影响。结果显示:1)全年增温和冬季增温均显著增加非生长季5,10,20 cm的土壤温度,而且冬季增温处理下的5~20 cm土壤非生长季月平均温度比全年增温处理下的高0.01~0.18oC;2)全年增温和冬季增温显著降低了完全冻结期和冬春解冻期的冻土层厚度,而对秋冬始冻期的冻土层厚度没有影响;3)全年增温和冬季增温显著减少了完全冻结期的持续天数和增加冬春解冻期的持续天数,而对秋冬始冻期的持续天数没有影响;4)冬季增温比全年增温对冻土层厚度和冻融循环持续天数的影响更加显著。研究表明,在青藏高原高寒草甸气候温暖化的趋势下,非生长季土壤冻融交替天数的增加,可能会进一步对高寒地区的地下碳氮循环产生重要的影响。     

细胞及玻璃化冷冻保护剂显微实验研究

利用低温冷冻显微实验平台,测定了DMSO和甘油两种保护剂的凝固点和玻璃化条件.采用4种不同的冷冻方案对SD大鼠的成骨细胞进行了低温冷冻保存研究.实验结果表明冷冻保护剂的凝固点温度随保护剂浓度和降温速率变化而变化,玻璃化的产生需要很高的保护剂浓度或很快的降温速率.保护剂的性能、冷冻和解冻程序及冻存时间是影响冷冻细胞比活的关键因素.所得结论对研究不同的细胞系、不同尺度组织的最佳低温冷冻保存方案具有指导意义.     

盐环境中冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能影响

通过对盐水环境中经历了0、5、15、25次冻融循环的钢筋混凝土梁式试件的粘结性能试验,研究了冻融循环对钢筋与混凝土粘结性能的影响.结果表明,随冻融循环次数的增加,钢筋与混凝土的粘结强度降低;当冻融次数少于15次时,钢筋极限粘结荷载时的滑移变化不大,而冻融次数多于15次时滑移变化明显增大.所以,对于盐环境中经受冻融循环作用的钢筋混凝土结构,加强其耐久性设计非常重要.     

水泥改良土融沉对地层位移场影响的数值分析

【目的】分析水泥改良土融沉对地层位移场的影响规律,为水泥土改良冻结法应用于城市地下工程提供理论基础。【方法】以南京地铁10号线盾构出洞水平冻结加固工程为研究对象,采用三维数值模拟方法对水泥改良土融沉引起的地层位移进行了分析,采用单因素分析法,分析了融沉系数、覆土厚度、冻土壁尺寸对融沉位移场的影响规律。【结果】冻结区土体未经水泥土改良时,地表最大融沉量为12.811 cm; 水泥掺入比为12%时,地表最大融沉量为1.521 cm,表明水泥的掺入可明显减小冻土融沉。【结论】水泥土融沉时,土层越深,融沉位移越大,融沉范围越小; 地表融沉位移呈盆状沉降面,最大沉降位于出洞口处,随融沉系数增加,地表最大融沉量逐渐增大,但地层沉降分布规律不变; 覆土厚度越大,地表融沉量越小; 冻土壁尺寸增加时,地表位移发展速度变缓,地表沉降时间延长,最终融沉量增大。     

人工水平冻结冻土帷幕强制解冻温度场数值分析

结合某车站北端头盾构到达人工水平冻结加固工程,运用数值计算软件ADINA建立了人工强制解冻模型,研究了水平冻土帷幕在人工强制解冻条件下温度场的分布规律,分别对强制解冻过程中热水循环温度、热水循环时间,以及解冻管间距的敏感性进行了分析。结果表明：提高循环热水温度、延长热水循环时间以及尽量利用原有水平冻结管的最短间距均能够缩短冻土帷幕人工强制解冻的完成时间,进而提出了盾构到达水平冻结冻土帷幕人工强制解冻施工技术参数指标。