软组织支架3D打印/压印成形工艺研究

针对当前采用3D打印技术制作软组织工程支架效率低、对细胞损伤大、圆形流道成形精度低等问题,提出了压印与打印技术相结合的直接成形新方法。首先采用压印方法结合光交联固化方法来制造具有流道结构的单层软组织支架,之后利用打印方法沿着流道注入明胶等温敏材料,通过低温环境使流道内的明胶等温敏材料固化起支撑作用,并逐层累积形成立体结构,最后利用温度控制使流道内的明胶融化,形成管道,最终形成具有流道结构的软组织支架。针对该工艺,研制开发出了相应自动化成形设备,结果表明,当扫描间距为51mm时,光强均匀度最高,用该工艺制作出来的支架,圆弧形流道结构清晰平滑,流道相通性很好。研究结果有利于软组织工程支架微结构的精确制造,可望进一步用于细胞打印并提高细胞成活率和成形效率。     

基于微压印成形的三维微电子机械系统制造新工艺

针对目前微电子机械系统(MEMS)制造中存在的三维加工能力不足的问题,将压印光刻技术和分层制造原理相结合,研究了三维MEMS制造的新工艺.采用视频图像原理构建了多层压印的对正系统,对正精度达到2μm.通过降低黏度和固化收缩率,兼顾弹性和固化速度,开发了适用于微压印工艺的高分辨率抗蚀剂材料,并进行了匀胶、压印和脱模工艺的优化实验.通过原子力显微镜对压印结果进行了分析,分析结果表明,图形从模具到抗蚀剂的转移误差小于8%,具有制作复杂微结构的能力,同时也为MEMS的制作提供了一种高效低成本的新方法.     

卷绕成形的加工方法

提出了一种能够制造功能性零件 ,特别是金属零件 ,可直接采用现有材料而无需开发专用成形材料 ,效率高成本低可直接应用于工业生产的新型加工方法——卷绕成形加工方法。卷绕成形可以作为零件的最终成形手段 ,也可以作为零件的粗加工手段。在辅以其它加工工艺的条件下可以加工出高精度的零件。在铸模制造等方面有其它加工方法无法比拟的优越性。给出了卷绕成形加工方法的定义、工艺过程、适用范围 ,并简要介绍了其关键设备的结构和芯带廓形的计算方法     

无阀微泵锯齿形流道仿真模拟

介绍了无阀微泵的特点及其工作原理,提出一种应用于无阀微泵新型锯齿形流道.针对锯齿形流道不同开口角度,用CFD(computational fluid dynamics)软件进行了仿真模拟,得出了流道内速度和压力变化规律.分析了压力和流量的分布特征及关系曲线,为锯齿形流道微泵理论研究和优化设计提供了依据,并与单级锥形扩散/收缩流道作对比.结果证明,此锯齿形流道相对于锥形扩散/收缩流道可以提高微泵效率.     

微纳米压印工艺对PMMA流动填充及保真度的影响

采用有限元软件ANSYS进行数值分析及试验验证,研究工艺参数对PMMA流动填充和图形保真度的影响.选取3个相邻的高度不同的微透镜作为分析模型,选择四边形单元,采用映射的方式划分网格,选取模具上表面节点,施加工作压力载荷.分析微透镜阵列的整体压印效果,从是否大面积完全压印、透镜是否完全填充、透镜表面质量(粗糙度等)、缺陷(气泡、裂纹等)等指标进行考察,选出部分较优工艺参数;与较优工艺参数进行交叉比较,选出最优工艺参数;再以该组工艺参数为试验组,进行重复试验,检验工艺参数的可重复性.     

微透镜阵列热压印应力与脱模温度研究

为了批量制造微透镜阵列,研究了热压印制造无缝隙六边形微透镜阵列工艺中的压印力和脱模温度。采用有限元方法,计算了无缝隙六边形微透镜阵列聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)压印过程中的应力变化,分析了模具与PMMA之间的黏附力影响因素。研究结果表明:随着脱模温度的降低,PMMA法向应力逐渐降低,并存在最低应力;PMMA与模具间黏附力随PMMA内的法向应力降低而减弱;当脱模温度降低到20℃时,微透镜阵列高度保真度达到了94.7%,大规模消除了压印缺陷。     

微压印中抗蚀剂填充行为研究

为了提高微压印的质量,改进工艺参数优化模具结构,对微压印抗蚀剂的填充行为进行了数值计算和可视化实验研究。实验在三维离焦数字粒子图像测速系统中进行,由此提取了抗蚀剂中的荧光示踪粒子的坐标,通过时间解析算法获得了示踪粒子的三维粒子场,利用粒子跟踪测试技术获得了示踪粒子的速度场。数值模拟中采用了计算流体动力学软件,同时考虑了表面张力和接触角等因素,并根据模具特征划分了不同的压印区域,以分析、预测压印模型中的抗蚀剂填充行为。研究结果显示:数值模拟与实验结果吻合较好,抗蚀剂速度最大值在模具尖角与支撑基板之间,抗蚀剂速度水平方向上的实验最大误差为6.6%,竖直方向上的最大误差为9.6%;模具侧壁下方粒子运动轨迹的演化方向决定着抗蚀剂的体积转移方向和最终的填充形貌。该结果可为深入研究微压印中抗蚀剂流动提供参考。     

光固化微压印脱模过程对制品精度影响的研究

光固化微压印制品的脱模过程直接关系到制品的质量。利用ABAQUS软件对圆柱微结构阵列的光固化微压印脱模过程进行数值模拟,分析了光固化微压印出现撕裂和断晶缺陷的原因,并利用自制紫外光固化微压印成型实验平台研究了脱模过程对微结构阵列薄膜精度的影响。在光固化微压印脱模过程中,应力集中主要发生在圆柱微结构的表面及根部,当黏附力与摩擦力之和大于制品的内聚力时会带来制品缺陷。     

流道截面形状对微流体流动性能的影响

微尺度条件下流体的流动特性是微纳零件制造与微机械装置控制系统设计中需考虑的重要因素.采用基于Navier-stokes运动方程开发的Moldflow MPI软件,以PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料为对象,研究圆形、半圆形、梯形、矩形和正三角形5种微流道截面形状对非等温非牛顿流体流动性能的影响.研究结果表明：微流体在截面形态不同,长度均为50 mm微流道中的流动长度与流道截面的比表面积（截面周长与截面面积的比值）呈反比关系,比表面积越小,流动长度越大;当微流道的比表面积较小时,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较大;当比表面积较大时,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较小,且不论比表面积如何变化,注射压力对流动长度的影响比熔体温度对流动长度的影响显著.     

哺乳动物的基因组印记与印记基因疾病

本文综述了哺乳动物的基因组“印记’’的最新研究进展，阐述了印记性状的特点及基因组印记的可能机制。并论述了最新发现的一些哺乳动物与基因组“印记”有关的疾病。     

骨髓间充质干细胞三维培养--构建工程组织

骨髓间充质干细胞因其可获得性、可扩增性和可多向分化性,是理想的组织工程种子细胞,用于构建工程组织。实现这一目标的主要障碍在于如何在体外模拟生理环境培养骨髓间充质干细胞,因此,研究并改进骨髓间充质干细胞体外三维培养至关重要。对近年来骨髓间充质干细胞作为组织工程种子细胞的培养方式、培养系统以及培养中的环境因素加以评述。     

农药三唑酮分子印迹聚合物的识别特性研究

采用分子印迹技术合成了对农药三唑酮有高选择性的印迹聚合物,通过Scatchard分析研究了印迹聚合物的结构特性.结果表明,以甲基丙烯酸为功能单体的印迹聚合物,通过氢键作用可以形成两类结合位点.用多点结合模型计算两类结合位点的离解常数分别为K1=7.89×10-4mol/L,K2=3.53×10-3mol/L.底物的选择性结合实验表明,该聚合物对三唑酮呈现高度的选择性及识别能力.为在生物样品中选择富集三唑酮提供了可能性.     

“遗传印记”现象的研究

“遗传印记”现象是由于子代体内来自父母双方的等位基因一方表达、另一方沉默造成的，对该现象的研究是分子遗传学研究的新兴领域之一。目前，通过一些研究方法，对“遗传印记”的分子机制已有一定的认识，随着对“遗传印记”研究的逐渐深入，必将深化人们对遗传和生命本质的认识。     

纳米支架在组织工程中的研究进展

纳米纤维支架技术是组织工程中为了支持细胞形成受损组织生物替代物的新兴技术。纳米支架能模拟天然的细胞外基质,作为三维的模板供细胞吸附、增殖以及分化。主要介绍了纳米纤维支架的结构特性、构建技术以及生物学效应。     

韧带-骨支架仿生界面设计与制造方法

针对当前软质韧带支架与硬质骨组织通过机械固定进行韧带修复存在的应力集中与疲劳断裂问题,提出了具有仿生界面的韧带-骨支架设计与制造方法。研究了自然韧带-骨界面的微观结构,通过工程简化设计了具有仿生界面的韧带-骨复合支架,提出了韧带-骨支架仿生界面的分层制造方法,从材料、力学及微观结构方面对所制备的韧带-骨支架仿生界面进行了分析评价。结果表明,所提出的分层制造方法可在软质韧带纤维支架与硬质陶瓷骨支架之间精确制造出所设计的仿生界面,其在材料成分、力学性能及微观结构上呈现分区变化特性。后期通过骨支架与自体骨融合生长以及仿生界面的多组织再生,有望实现韧带纤维支架与自体骨骨道的生理愈合及可靠固定,从而为临床韧带修复提供一种新思路。     

分子印迹聚合物研究进展

评述了近两年来分子印迹聚合物在制备、应用及其识别机理方面的最新进展。     

骨组织工程支架渐变孔洞的设计

根据自然骨组织的微观结构特点,建立了一种圆柱状骨支架模型,它由圆环骨板、变截面圆杆和变截面孔洞组成.其中变截面圆杆将圆环骨板连接起来,变截面孔洞使骨板连通.通过胞元力学模型分析得出,胞元旋转角度呈0°排列较好;当圆杆和孔的直径减少和数量相应增加时,胞元的最大等效应力相应减小.     

静电纺丝在组织工程支架材料制备中的应用

综述了静电纺丝的基本原理和过程参数,重点描述了静电纺丝及同轴共纺技术在组织工程支架材料领域的应用,最后对电纺技术在组织工程支架材料领域应用中存在的问题和面临的挑战进行了讨论.     

用于药物分析的分子印迹技术研究进展

本文简要介绍了分子印迹技术的原理及分子印迹聚合物的制备方法,综述了分子印迹聚合物在药物分离、模拟生物传感器、模拟酶催化、作为辅料用于控释给药系统中的应用,讨论了分子印迹技术在药物分析应用中的问题,并对后续的研究进行了展望．