组织工程相关生物材料

从材料科学与生命科学相融合的观点出发,介绍了组织工程及相关生物材料.侧重讨论了生物材料表面的细胞相容性,阐明了在结构类和代谢类组织工程体系的本体特征,并展望了生物材料仿生化的发展趋势.     

Preparation of microcellular composites with biomimetic structure via supercritical fluid technology

A new microcellular composite material with a biomimetic structure has been prepared via the supercritical fluid (SCF) technology. The resultant material has a clear biomimetic structure like bamboo and wood. The skin region is enriched with oriented high-strength thermotropic liquid crystal polymer fibrils, while the core region with polystyrene (PS) micro-cells. The diameter and density of microcells can be controlled by the processing parameters such as temperature and pressure. And the skin thickness can be controlled conveniently by varying the composition of polystyrene and liquid crystal polymer.     

利用壳膜制备碳酸钙及形成机理研究

利用鸡蛋壳膜控制反应物的扩散速度,制备了不同形貌的CaCO3材料,模拟再现了生物矿化过程中Ca2 离子在有机物调制下形成不同形貌CaCO3的过程.由于壳膜内外表面结构不同,沉积在外表面得到由片状粒子组成的CaCO3晶体,而沉积在壳膜内表面得到由小粒子组成的多面体CaCO3晶体.利用X-ray粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段对样品的物相、结构、形貌和尺寸进行了表征,并初步探讨了CaCO3的形成机理.     

孔雀羽毛的纳米结构生色机理及其仿生结构器件的应用初探

孔雀羽毛的绚丽色彩启发人们考虑是否能够将羽毛的结构色和动态色中的光子晶体应用于印刷品、纺织品中。通过采用光学显微镜和扫描电镜等手段对孔雀羽毛的微观结构进行了分析,并参照二维光子晶体结构模型,深入探讨混合色的形成机理及结构变化因素对颜色合成的影响。同时结合纳米仿生制备技术,提出了人工仿生结构生色思路,初步探讨结构生色在印染、纺织等领域的应用前景。     

精细化学品的绿色氧化合成

氧化反应广泛应用于精细化学品的合成中,对氧化过程实现绿色化可有效地减少精细化学品合成中的污染物排放,提高其原子经济性.笔者以分子氧和过氧化氢等为氧化剂,开发了可循环回收反复使用的固体催化剂、高效的均相金属卟啉和酞菁催化剂,以及无金属的环糊精催化剂体系.结果发现钌改性的铁锰尖晶石、钌改性的水滑石类催化剂和钌改性的全硅分子筛均为有效的仅使用氧气为氧化剂的高效催化剂;在以非贵金属为活性中心构筑固体催化剂方面,制备了以镍和钒为活性中心的有效催化剂体系;通过对仿生催化氧化体系的研究发现,简单的金属卟啉可有效地转化环己烷到己二酸、促进烯烃的环氧化以及由硫醚生成亚砜,金属酞菁可将对硝基甲苯氧化转化为对硝基苯甲酸;在开发无金属催化氧化体系方面,采用β-环糊精作为催化剂,成功地实现了在水中多种有机物温和条件下的催化氧化转化.因此可以认为固体催化剂和仿生催化剂均为在温和条件下可活化分子氧或过氧化氢、实现绿色氧化合成的有效催化剂.     

仿生法在镁合金表面制备珍珠质涂层的性能研究

采用仿生法在镁合金表面制备了珍珠质涂层,研究了不同预处理方式对珍珠质涂层性能的影响。利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)表征珍珠质涂层的微观形貌,结果发现镁合金表面形成的珍珠质涂层厚度均匀,珍珠质的质量占分散系15%左右时沉积效果最好;利用电化学工作站表征珍珠质涂层的耐蚀性,结果发现含有珍珠质涂层的镁合金的极化曲线谱图出现钝化区;利用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)表征珍珠质涂层的物相结构,结果发现珍珠质涂层主要成分为文石型碳酸钙;利用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)表征珍珠质涂层的元素成分和官能团成分,结果发现珍珠质涂层保留了珍珠质中的钙、碳、氮和氧等元素及氨基和羧基官能团。     

基于ICPF驱动器无线仿生鱼型机器人设计

本文设计了一个无线智能仿生鱼型机器人.采用离子导电聚合物薄膜材料ICPF(Ionic conducting polymer film)作为机器人驱动器,在鱼眼和鱼嘴处内嵌3路红外避障传感器作为仿生鱼型机器人的导航系统,在机器人体内嵌入Arduino Mini Pro作为机器人的主控制器.由于选用低功耗的ICPF材料,该鱼型机器人续航时间长达3 h,该仿生鱼型机器人可实现在水中无噪声前进、转弯和避障等运动模式,且可以实现在线编程和实时充电.实验测试结果表明,该仿生鱼型机器人系统稳定,在水中运动如真实的鱼,可以同其他鱼类生物在同一环境中无干扰的交互生存,在9 V、1Hz电压信号的驱动下,最大游动速度为10.02 mm/s,该仿生鱼型机器人可用于军事侦测,海洋开发等领域.     

Natural peptide analgesics: the role of solution conformation

Endogenous opioids have been studied extensively since their discovery, in the hope of finding a perfect analgesic, devoid of the secondary effects of alkaloid opioids. However, the design of selective opioid agonists has proved very difficult. First, structural studies of peptides in general are hampered by their intrinsic flexibility. Second, the relationship between constitution and the so-called 'bioactive conformation' is far from obvious. Ideally, a direct structural study of the complex between a peptide and its receptor should answer both questions, but such a study is not possible, because opioid receptors are large membrane proteins, difficult to study by standard structural techniques. Thus, conformational studies of opioid peptides are still important for drug design and also for indirect receptor mapping. This review deals with conformational studies of natural opioid peptides in several solvents that mimic in part the different environments in which the peptides exert their action. None of the structural investigations yields a convincing bioactive conformation, but the global conformation of longer peptides in biomimetic environments can shed light on the interaction with receptors. Received 15 April 2001; received after revision 10 May 2001; accepted 11 May 2001     

基于红外传感器的仿生机器鱼自主避障控制

提出了一种集成多个红外传感器、具有避障能力的仿生机器鱼的设计及实现；根据避障任务的要求，设计了仿生机器鱼的8种基本运动，给出了一种智能控制方法用于仿生机器鱼的避障控制，实验结果表明了这种方法的有效性。