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心脏组织工程中的仿生方法
1. 医学，陶氏健康科学大学，卡拉奇，巴基斯坦 2. 医学，真纳研究生医学中心，卡拉奇，巴基斯坦 3. 陶氏健康科学大学陶氏医学院，卡拉奇，巴基斯坦 4. 神经肿瘤学，纽约理工学院，骨科医学院，旧韦斯特伯里，美国 5. 外科，阿瓦隆大学医学院，威廉斯塔德，CUW 6. 内科，Pandit Bhagwat Dayal Sharma 医学科学研究生研究所，罗塔克，印度 7. 医学，真纳信德医科大学，卡拉奇，巴基斯坦 8. 内科，尼什大学医学院，尼什，SRB 9. 内科，尼泊尔医学院，加德满都，NPL 10. 医学，卡帕加维纳亚加医学科学研究所与研究中心，坎奇普拉姆，印度 11. 医学，TMSS 医学院，博古拉，BGD 12. 医学，联合国研究与理解，国际学院，喀土穆，SDN 13. 埃尔拉齐大学医学院，喀土穆，SDN 14. 内科，梅奥医院，拉合尔，PAK 15. 内科，尼泊尔医学院和教学医院，加德满都，NPL 16. 病理学和实验室医学，安提瓜美国大学，圣约翰，ATG 17. 外科，梅奥医院，拉合尔，PAK
从注射仿生水凝胶中持续递送GLP-1受体激动剂可改善糖尿病的治疗
图1。PNP水凝胶用于长时间递送GLP-1 RAS a）从文献中报告说，与曾经每天的给药频率相比，每周的给药频率一旦每周的给药频率并不能显着提高患者的依从性（1）。b）皮下注射后立即在皮下空间中形成局部库，为持续释放GLP-1-RA化合物提供了可调平台。c）临床数据显示了当前GLP-1处理的释放曲线，黑色虚线表示患者每周每周服用四个月以达到GLP-1的治疗浓度。相比之下，蓝线代表单个PNP水凝胶注入的目标输送曲线，该注射可维持GLP-1的释放120天。当前的状态策略需要每天或每周的皮下注射，并有明显的增加时间才能达到治疗浓度。红色虚线表示治疗阈值。d）在这项研究中研究了semaglutide和liraglutide每天一次和每天一次的GLP-1 RA疗法。e）通过将疏水性改性的HPMC与PEG-PLA纳米颗粒混合而制备的PNP水凝胶可以使GLP-1受体激动剂的轻松封装具有100％的效率。
Claus Emmelmann、Maren Petersen、Jannis Kranz、Eric Wycisk，《利用激光增材制造 (LAM) 实现飞机工业的仿生轻量化设计》，Proc. SPIE 8065，SPIE Eco-Photonics 2011：面向绿色未来的可持续设计、制造和工程劳动力教育，80650L（2011 年 4 月 29 日）；doi：10.1117/12.898525
如今，航空业面临着许多挑战。日益激烈的竞争和资源短缺对未来的制造技术和轻量化设计提出了挑战。应对这些情况的一种可能方法是激光增材制造 (LAM) 制造技术。然而，由于工艺新颖，仍存在一些挑战需要应对，例如开发更多材料，尤其是轻质合金，以及新的设计方法。因此，为了充分利用工艺潜力，我们创建了创新的材料开发和轻量化设计方法。材料开发过程基于对温度分布与有效工艺因素的分析计算，以确定 LAM 工艺的可接受操作条件。通过将结构优化工具和仿生结构整合到一个设计过程中，我们实现了一种极轻量化设计的新方法。通过遵循这些设计原则，设计师可以在设计新飞机结构时实现轻量化节省，并将轻量化设计推向新的极限。
仿生计算机与大脑通信通过外周神经刺激恢复自然触觉
最近，通过外周神经刺激与大脑进行人工交流，在感觉运动障碍患者中取得了良好的效果。然而，这些努力未能提供接近自然的丰富感官体验，因此有必要提出将感官信息转化为神经刺激模式的新途径，这可能会带来直观和自然的感觉。为此，我们设计并测试了一个受自然启发的仿生神经刺激框架，能够将生理上合理的信息“写入”残留的健康神经系统中。从机械感受器的计算机模型开始，我们设计了刺激的仿生策略，模拟不同传入单元的活动。然后，我们通过实验评估了这些新范例，以及机械触摸和常用的线性神经调节。我们通过刺激神经探索了体感神经轴，同时记录了去大脑猫的背根神经节和脊髓的神经反应。仿生刺激导致神经活动沿着神经轴持续传播，产生更像自然诱发的时空神经动态。最后，我们在仿生设备中实施这些范例，并在患者身上进行测试。与传统方法相比，仿生神经刺激可提高移动性并减少心理努力。这种受人体启发的神经科学驱动技术的结果可以作为开发新型辅助神经技术的模型。简介
体感皮质的生物映射多通道微刺激传达了仿生手的高分辨率力反馈
手动相互作用与对象相互作用受到手的触觉信号的支持。这种触觉反馈可以通过体感皮质（S1）的心脏内微刺激（ICM）在脑控制的仿生手中恢复。在基于ICMS的触觉反馈中，可以通过基于仿生手上力传感器的输出调节刺激强度来发出接触力，这又调节了感知的感觉的幅度。在本研究中，我们在三名参与者中衡量了基于ICMS的力反馈的动态范围和精度，这些参与者植入了S1中的微电极阵列。为此，我们测量了由于ICM振幅增加以及参与者区分不同强度水平的能力而导致的感觉幅度的增加。然后，我们通过实施“仿生” ICMS培训来评估是否可以提高反馈的忠诚度，旨在唤起神经元活动的模式，这些模式更紧密地模仿那些自然接触的人，并一次通过多个通道传递ICMS。我们发现，多通道仿生ICMS产生的感觉比单通道对应物更强，更有区别。最后，我们用仿生手实施了仿生多通道反馈，并让参与者执行合规性歧视任务。我们发现，仿生多通道触觉反馈对单渠道线性对应物产生了改善的歧视。我们得出的结论是，多通道仿生的ICMS传达了精细分级的力反馈，该反馈更接近自然接触所赋予的灵敏度。
多丝电弧增材制造TC4/Nb仿生层状异质合金的组织演变和力学性能
电弧增材制造零件性能的提升依赖于结构创新和定制打印，自然优化的结构可以为设计制造提供灵感。本文以Crysomalon squamiferum壳的生物结构为灵感，采用多丝电弧增材制造（MWAAM）技术设计并制备了层状TC4/Nb多材料合金零件。利用EDS、SEM、EBSD和力学性能试验机研究了MWAAM加工仿生异质TC4/Nb多材料合金零件的界面反应、相组成、微观组织演变、晶体生长、力学性能和裂纹扩展。结果表明，MWAAM TC4/Nb多材料合金试样不同层间形成了良好的冶金结合；Ti/Nb多材料合金零件主要由α-Ti、β-Ti和（Nb，Ti）固溶体相组成。随着Nb含量的增加，从TC4层到G1层，相形貌经历了一个连续的转变过程：片层状α+β→细片层状α+短棒状α+β→针状α+β→细针状α+β。此外，随着Nb含量的增加，TC4/Nb多材料合金组分从TC4层到G2层的晶粒尺寸由3.534μm逐渐减小到2.904μm。TC4/Nb多材料合金从TC4层到G2层的显微硬度范围为404.04~245.23HV。TC4/Nb多材料合金试样具有较高的压缩强度和极限拉伸强度分别为2162.64±26MPa和663.39MPa，对应的应变量分别为31.99%和17.77%。优异的力学行为主要归因于层间晶粒尺寸的梯度转变和组织演变的良好结合；拉伸试验过程中裂纹扩展主要以裂纹偏转和多级开裂为主；TC4/Nb多材料合金构件中TC4层的强度高于G1层和G2层。
仿生气动变形弹性体
图 2：气压棒膨胀和变形的特性。a、气压棒结构的垂直切割示意图。通道的几何形状可以简化为两个无量纲参数：相对高度 Ψ = h/(h + 2e) 和通道密度 Φ = d/(d + d w )，其中 d 为通道宽度，d w 为壁宽，h 为通道高度，e 为覆盖膜厚度。b、当 Φ = 0.69 ± 0.05 时，目标平行和纵向应变对压力的依赖性，以及当 Φ = 0.5 ± 0.02 时，目标平行和纵向应变对压力的依赖性。实线对应没有任何拟合参数的模型（在我们的简化模型中，ε∥消失）。c、气压棒被编程为在加压时呈圆锥体。倾斜角记为 α。 d，对于不同参数的气压计，实验和理论（实线，无拟合参数）α 随施加压力的变化：红色菱形（Ψ = 0.78±0.05，Φ = 0.5，R = 50mm，H = 3.8±0.2mm）；蓝色三角形（Ψ=0.74，Φ=0.5，R=40mm，H=5.4mm）；紫色旗帜（Ψ=0.68，Φ=0.2，R=50mm，H =6mm）；绿色方块（Ψ=0.6，Φ=0.5，R=40mm，H =6.7mm）。
具有基于双峰电阻感官输入的人工串扰的仿生触觉特征的感官皮肤
生物生物体中的触感是一种依赖各种专业受体的教师。这项研究中介绍的双峰传感皮肤，结合了将皮肤归因于机械和热感受器功能的软电阻复合材料。模仿不同自然受体在皮肤层的不同深度中的位置，可以实现软电阻式组合的多层布置。然而，信号响应的大小和刺激的定位能力随双峰皮肤的较轻压力而变化。因此，采用了一种基于学习的方法，可以帮助您对4500探针的刺激进行预测。类似于人脑中的认知功能，两种类型的感觉信息之间的感觉信息的串扰使学习体系结构可以更准确地预测刺激的定位，深度和温度。使用8机械感受器和8个热感应感应元素的定位精度为0.22 mm，温度误差为8.2°C，对于较小的元素间距离实现了。将双模态感测多层皮肤与神经网络学习方法结合起来，使人造触觉界面更接近地模仿生物皮肤的感觉能力。
多丝电弧增材制造TC4/Nb仿生层状异质合金的组织演变和力学性能
电弧增材制造零件性能的提升依赖于结构创新和定制打印，自然优化的结构可以为设计制造提供灵感。本文以Crysomalon squamiferum壳的生物结构为灵感，采用多丝电弧增材制造（MWAAM）技术设计并制备了层状TC4/Nb多材料合金零件。利用EDS、SEM、EBSD和力学性能试验机研究了MWAAM加工仿生异质TC4/Nb多材料合金零件的界面反应、相组成、微观组织演变、晶体生长、力学性能和裂纹扩展。结果表明，MWAAM TC4/Nb多材料合金试样不同层间形成了良好的冶金结合；Ti/Nb多材料合金零件主要由α-Ti、β-Ti和（Nb，Ti）固溶体相组成。随着Nb含量的增加，从TC4层到G1层，相形貌经历了一个连续的转变过程：片层状α+β→细片层状α+短棒状α+β→针状α+β→细针状α+β。此外，随着Nb含量的增加，TC4/Nb多材料合金组分从TC4层到G2层的晶粒尺寸由3.534μm逐渐减小到2.904μm。TC4/Nb多材料合金从TC4层到G2层的显微硬度范围为404.04~245.23HV。TC4/Nb多材料合金试样具有较高的压缩强度和极限拉伸强度分别为2162.64±26MPa和663.39MPa，对应的应变量分别为31.99%和17.77%。优异的力学行为主要归因于层间晶粒尺寸的梯度转变和组织演变的良好结合；拉伸试验过程中裂纹扩展主要以裂纹偏转和多级开裂为主；TC4/Nb多材料合金构件中TC4层的强度高于G1层和G2层。
用于设计NASA深空的仿生概念 -
传统上，NASA主要依靠泵送的单相液体系统来通过单相辐射器收集，运输和拒绝热量。在航天飞机轨道机上使用的热排斥系统由嵌入蜂窝结构中的250多个小的一维管组成。通过对流转移到管壁上，通过蜂窝结构进行传导，最后通过辐射到空间。NASA目前正在开发核电推进发动机，以供下一代航天器向火星及其他地区开发，这些航天器需要具有性能能力的热排斥系统要比当前系统提供的功能要好得多。加热管的起源可以追溯到60年来，但仍有新想法的余地。传统的热管由一个开放的绝热区域组成，一个网状灯芯衬在管壁的内部，有助于从冷凝器侧传输到蒸发器侧。在新墨西哥技术（NMT）开发的一种仿生，多功能概念具有一个由径向分级的相互连接的孔组成的结构，并且可以实现纵向的热管，以使热管允许辐射流动以及纵向流动。这种配置促进了从蒸发器末端到管壁的热对流，并在整个散热器侧面更均匀地散发热量。过去在NMT上使用具有仿生设计的样品进行的实验表明，在局部加热时，当流体通过闭环多孔层时，可能会引起热能的对流传输。持续调查的目的是突出仿生结构如何同时减少热排斥系统质量所需的热性能。关键词：仿生设计，热管，深空，灯芯层，