1沃特福德理工学院的药物和分子生物技术研究中心,爱尔兰X91 K0ek Waterford的眼科治疗研究小组; wcummins@wit.ie(W.C.); noreilly@wit.ie(N.J.O.); lfitzhenry@wit.ie(l.f.); hhughes@wit.ie(H.H.)2眼科的创新,治疗和药物开发(创新)研究小组,药物和食品技术系,药学系,圣卡洛斯临床医院卫生研究所(IDISSC),马德里大学28040 Madrid,San Carlos临床医院(IDISSC); vandres@ucm.es 3仿生和生物杂交材料,生物医学设备和药物递送实验室,美国新泽西州格拉斯伯勒,罗恩大学生物医学工程系,美国新泽西州08028; byrnem@rowan.edu 4美国科罗拉多州矿业学院化学与生物工程系chauhan@mines.edu *通信:ayah.burhanawad@wit.ie(A.M.B.); butsabarat.klahan@wit.ie(B.K.)†这些作者为这项工作做出了同样的贡献。
Biometics旨在使用整个现代工具和超高速度计算的整个武器库科学地模仿天然植物,过程和引人入胜的天然材料原理。自然工程过程和仿生工程之间的基本差异在于他们的最终目标。生物材料创造的生物学原因严格属于任何生物体的生存益处,这是由于通过选择和功能化优化的骨骼结构而导致的生存益处。偷窥自然,追求他的技术,技术和经济目标。材料中的极端仿生学可以定义为在人类舒适区以外的自然生物材料来源(温度,毒性,pH,pH,盐度,压力等)为了创造工程灵感,可以创建类似于其独特特性的无机有机混合复合材料。[1]尽管这些
由软材料制成的仿生执行器天生具有顺从性,能够适应环境,并能够进行仿生运动;[1–4] 因此,它们是与人类互动的设备的理想选择,包括可穿戴机器人。[5–7] 目前,大多数软机器人依靠通过系绳输送的加压流体,需要硬件(例如泵和阀门)来供应流体并控制其流量。这种硬件通常很重、噪音大、体积大,[1,2] 阻碍了轻便便携的可穿戴设备的实现,尤其是对于需要多个执行器阵列的应用,因为阀门和气动管路的数量与执行器的数量成比例。这可能对需要多个受控执行器的软机器人设备的开发构成挑战,例如可穿戴机器人用于协助多自由度肢体运动以进行辅助 [7] 或康复 [6] 或主动压力调节装置用于预防压疮或机械疗法应用。[8]
本文提出一种用于模拟脑内代谢活动的动态光学模体,建立了控制电压与物质浓度的线性等效模型。以环氧树脂为基质材料,纳米碳粉和二氧化钛粉末分别作为吸收和散射掺杂剂,在基础模体表面采用液晶薄膜作为压控光强调节器,实现固-固动态光学模体。该动态模体可模拟近红外光谱(NIRS)信号,采样率高达10 Hz,对1 μ mol/l范围内的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度最大模拟误差分别为7.0%和17.9%。与同类固体仿生模体相比,可调节的模拟物质浓度范围扩大了一个数量级,满足了大多数脑部NIRS信号的模拟要求。
6 美国国家航空航天局 (NASA),华盛顿特区 20024 通讯作者:Yupeng Chen 博士,康涅狄格大学副教授,yupeng.chen@uconn.edu 摘要 纳米材料的空间制造是一个很有前途的概念,但成功的例子有限。用于治疗输送和组织再生的受 DNA 启发的 Janus 基纳米材料 (JBN) 是通过在环境温度下在水中受控的自组装过程制造的,非常适合空间制造。我们在 Axiom-2 (Ax-2) 任务期间首次设计并完成了 JBN 的轨道生产,展示了纳米材料的空间制造的巨大前景和优势。内容纳米材料技术在治疗应用方面具有巨大的潜力,从创建模拟天然细胞外基质 (ECM) 支架的仿生支架用于组织工程到作为再生医学的 RNA 和药物的输送 1,2。目前,由于诸如纳米制造的复杂性和成本等各种问题,许多纳米技术应用并不适合生物医学应用。将这些工艺扩大到商业用途可能具有挑战性,并且很难获得一致的结果,从而限制了它们的可重复性。另一方面,Janus 基纳米材料 (JBN) 的制造简单,并且可扩展性和可重复性很快。与蛋白质结晶 3 类似,由于重力,地球上 JBN 的形成受到限制,因此形成的链是不均匀的,并且药物负载效率不理想。在太空中,重力不足会影响 JBN 的沉降,这既可以增加均匀性,又可以影响其作为药物输送载体的性能。JBN 已成为解决当前治疗应用缺点的一种有前途的替代方案。这些 JBN 由模仿 DNA 碱基对的小分子组成,通过氢键和碱基堆叠自组装成纳米管。 JBN 的结构依赖于数万个 Janus 碱基单元之间的非共价相互作用,每个碱基单元的分子量低于 400 Da 4,5 。这些 JBN 通过仿生过程在室温下组装,对设备要求极低,在 JBN 过程中无需催化剂或交联剂
•材料化学学士学位,“母校鞋业”大学,博洛尼亚大学,2005年11月24日。•光化学和材料化学的硕士学位,“母校”•化学科学的博士学位,“母校” di Bologna大学,2011年4月19日。论文的标题:“生命科学功能材料的多尺度制造”。主管:Fabio Biscarini教授,Francesco Valle博士。主要研究主题:应用于再生医学的纳米技术;非常规制造技术;微/纳米图案材料的细胞指导;原子力显微镜。•Rizzoli骨科研究所研究员(意大利博洛尼亚),ARP 2011- 2015年9月。主要研究主题:用于骨再生的抗菌和仿生薄膜的血浆沉积;纳米结构的陶瓷膜,用于低磨损骨植入物;涂料和生物材料的纳米力学表征;再生医学的磁性支架;表面分析技术。•Rizzoli骨科研究所(意大利博洛尼亚)固定期研究人员,2015年10月 - 2018年7月。主要研究主题:新型抗菌和仿生纳米结构涂层的设计和制造;用于骨组织工程的无机/有机3D支架的设计;薄膜和生物材料的骨再生的表面和机械性能的多尺度评估。•Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia(意大利费拉拉)的固定期研究人员,2018年7月 - 2022年8月。•助理教授(RTDB,CHIM-03)deli di di modena e Reggio Emilia(意大利摩德纳),迄今为止2022年9月。主要研究主题:基于纳米结构和多功能材料的有机电子设备和微电极的设计和开发;通过纳米结构的生物结构的非常规模式技术的设计和开发,用于控制神经和干细胞的生长和分化。主要的重申利益:基于生物医学和生物电子应用的导电聚合物的微型和纳米结构生物界面的设计和表征。评估癌细胞迁移在狭窄条件和机械刺激下的迁移。
硅藻被描述为“纳米级光刻师”,因为它们能够制造复杂的三维无定形二氧化硅外骨骼。这些结构的层次结构为硅藻提供了机械保护以及过滤、漂浮和操纵光线的能力。因此,它们成为一种非凡的多功能材料模型,可供人们从中汲取灵感。在本文中,我们使用数值模拟、分析模型和实验测试来揭示 Coscinodiscus 物种硅藻的结构和流体动力学效率。然后,我们提出了一种新型的 3D 可打印多功能仿生材料,可用于多孔过滤器、热交换器、药物输送系统、轻型结构和机器人等应用。我们的研究结果证明了大自然作为高效可调系统的材料设计师的作用,并突出了硅藻在工程材料创新方面的潜力。此外,本文报告的结果为扩展硅藻的结构-性能表征奠定了基础。
水凝胶是用于组织工程的理想材料,但迄今为止的努力表明,其在产生促进细胞自组织成分层三维 (3D) 器官模型所必需的微结构特征方面的能力有限。在这里,我们开发了一种含有预制明胶纤维的水凝胶墨水,以打印 3D 器官级支架,重现心脏的细胞内和细胞间组织。在水凝胶中添加预制明胶纤维可以定制墨水流变性,从而实现受控的溶胶-凝胶转变,从而无需额外的支撑材料即可精确打印独立的 3D 结构。墨水挤出过程中剪切诱导的纤维排列提供了微尺度几何线索,可促进培养的人心肌细胞在体外自组织成各向异性的肌肉组织。由此产生的 3D 打印心室体外模型表现出仿生各向异性的电生理和收缩特性。
凌欣宇, 1 , 5 常丽英, 1 , 5 陈鹤琪, 1 高晓琴, 1 尹建航, 2 , 3 左毅, 1 黄玉佳, 1 张波, 4 胡佳芝, 2 , 3 和刘涛 1 , 6 , * 1 北京大学药学院天然药物及仿生药物国家重点实验室, 北京市海淀区学院路 38 号, 100191, 中国 2 北京大学生命科学学院细胞增殖分化教育部重点实验室, 基因组编辑研究中心, 北京 100871, 中国 3 北京大学北大-清华生命科学联合中心, 北京 100871, 中国 4 中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院医学研究中心, 北京 100730, 中国 5 上述作者贡献相同 6 主要联系人*通讯地址:taoliupku@pku.edu.cn https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.09.021
再生性牙髓牙齿牙齿牙齿牙齿牙齿牙齿牙齿牙齿固定的迅速发展,重点是生物学上恢复牙髓丁丁复合物,以恢复非重要牙齿的生命力。与依靠惰性材料保持结构的传统牙髓疗法不同,再生技术旨在通过利用组织工程的进步来重新建立自然结构和功能。本叙述性综述研究了干细胞应用,脚手架发育,信号分子和临床方案的最新进展,这些方案有助于成功再生结果。干细胞来源,仿生支架和生长因子输送系统的进步表现出了令人鼓舞的结果,尽管挑战诸如结局的变化以及对标准化临床方案的需求仍然存在。本综述还强调了未来的方向,包括基因治疗和三维生物打印,这有可能克服当前局限性,并为有效且可靠的生物恢复性牙科治疗铺平道路。