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采用多材料形状优化和 3D 打印的先进永磁发电机拓扑：预印本
美国绝大多数公用事业规模的风力发电机组都依赖于外国采购的稀土永磁体，而这些永磁体容易受到供应链不确定性的影响。许多小型风力发电机原始设备制造商都致力于不断改进发电机设计，以降低材料和生产成本，并通过降低齿槽转矩和提高效率来提高性能。传统的设计和制造提供的机会有限。在这项工作中，我们利用聚合物粘结磁体和电气和结构钢的三维 (3D) 打印的最新进展，展示了 15 千瓦基线风力发电机的先进设计方法。我们探索了使用贝塞尔曲线的三种磁体参数化方法，从而产生对称、不对称和多材料磁体设计。我们采用多物理场方法，结合参数化计算机辅助设计建模、有限元分析和有针对性的抽样，以确定具有更多机会减少稀土材料、提高效率和最小化齿槽转矩的新型设计。结果表明，非对称极设计和多材料极设计提供了更大的机会，可以在与基线发电机性能相似的条件下将稀土磁体材料减少多达 35％，这表明超越传统对称限制并由 3D 打印允许的设计自由度有了更新的机会。
通过在发射车设计和生产中最大化3D打印的利用来打开空间访问
航空航天行业以开发和采用尖端技术来应对设计轻型高性能车辆所涉及的挑战而闻名。很明显，基于设计的技术有助于以其速度和有效载荷能力推动航空航天车辆的设计，但在许多情况下，制造业的进步使这些不断发展的设计得以生产。新空间行业的经济力量正在使公司不仅考虑工程产品的未来，而且还要考虑优化制造过程本身的方法，以由更广泛的机器组成，其固定工具较少，可以随着明天的生产需求而发展。从1981年的成立开始，与传统的“减法制造”相比，加性制造（通常称为3D打印）提供了新的可能性，它通过启用按需制造，解锁新的设计功能并以无与伦比的速度允许迭代。虽然3D打印机的设计在控制印刷运动，可打印材料属性和机器可靠性方面受到限制，但随着公司通过扩大可打印材料的数量和类型，打印材料的数量和类型，并提高印刷功能，印刷功能，印刷信封音量和印刷速度，每年都会带来新的打印技术突破。由于价格下降和易用性的提高，随着越来越多的组织可以使用该技术，3D打印变得更加普遍。在大学环境中，3D打印提供
3D打印的层次支柱阵列电极，用于高性能半人工光合作用
Xiaolong Chen 1，Joshua M. Lawrence 2，Laura T. Wey 2，Lukas Schertel 1，Qingshen Jing 3，Silvia Vignolini 1，Christopher J. Howe 2，Sohini Kar-Narayan 3，Jenny Z.
3D生物打印的基于水凝胶的生物学的最新进展：专利景观分析和技术更新
摘要：基于水凝胶的生物界已成为三维（3D）生物打印领域的关键组成部分，并将许多聚合物用于此目的。大量的专利申请反映了一个竞争性和动态的研究环境，在该环境中，各种实体正在积极开发基于水凝胶的生物学的新配方和应用。随着该领域的不断发展，跟踪这些趋势对于了解技术的未来方向并确定行业中的关键创新和参与者至关重要。这项研究揭示了3D Bioprinting中基于水凝胶的生物学的专利景观的大幅增长，2013年至2024年之间出版了173个专利文件。专利申请的明显增加，特别是从2018年开始，强调了对技术在包括组织工程和再生医学在内的各种应用中潜在潜力的认识。尽管专利申请超过了授予专利，但授予专利的稳定上升表明，创新从概念到受法保护的技术的成熟和过渡。该领域的领先专利申请人包括行业领导者和学术机构。诸如Organovo Inc和Cellink AB等公司正在通过广泛的专利活动推动创新，而学术机构和基金会也做出了重大贡献，突出了一个强大的生态系统，其中工业和学术研究推动了技术的前进。该领域知识产权申请的全球分布广泛，在美国，欧洲和亚洲具有重要的活动。专利管辖区的这种多样性反映了全球在推进生物打印技术的兴趣，尤其是用于医疗保健应用。3D生物构图中基于水凝胶的生物互联的专利分类说明了材料科学，生物技术和先进制造的收敛性。这些分类突出了生物互联的各种应用，从组织再生和干细胞疗法到基于聚合物的多功能生物活性材料的开发。
使用3D生物打印的自体微型操纵同源脂肪组织来处理糖尿病足溃疡
抽象复发性难治性白血病代表了患者的困难人群。感知到的好处和潜在的副作用之间的平衡以及管理耐多药败血症的重要财务负担是决定挽救方案选择的因素。在这里，我们介绍了氟达拉滨，黄体，粒细胞 - 骨质刺激因子与硼替佐米的结合。形态完整的反应率为58％，50％的患者达到完全缓解。只有三名患者需要在缓解诱导期间接受重症监护病房的入院，66.6％的患者继续接受成功的造血干细胞移植。因此，事实证明，这是对其他挽救方案的可能性，更安全的替代品，同时使大量的患者能够获得缓解并继续进行同种异体干细胞移植。
将电化学活性细菌固定在屏幕打印的电极上，以快速现场毒性生物传感
微生物生物传感器可以是用于毒性监测的经典方法的绝佳替代方法，这些方法耗时且灵敏。但是，细菌通常通过生物膜形成连接到电极，从而导致问题由于缺乏统一性或较长的装置生产时间而引起的问题。合适的固定技术可以克服这些挑战。仍然，它们的响应可能比基于生物纤维的电极更慢，因为在生物膜期间细菌逐渐适应电子转移。在这项研究中，我们提出了一种可控且可再现的方法来制造细菌模化的电极。该方法由使用纤维素基质的固定步骤组成，然后在存在铁酰胺和葡萄糖的情况下进行电极极化。我们的过程简短，可重现，并使我们获得具有高电流响应的现成电极。固定的电化学活性细菌的出色保存期长达一年。在第一个月最初的50％活动损失后，在接下来的11个月中未观察到进一步下降。我们实施了细菌模化的电极，以使用甲醛（3％）制造一个用于毒性监测的侧向流平台。其添加导致有毒输入后约20分钟的电流减少59％。此处介绍的方法具有发展高灵敏度，易于产生和长长的货架生物生物细菌毒性探测器的能力。©2020作者。由Elsevier B.V.代表中国环境科学研究所，中国环境科学学院出版。这是CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）下的开放访问文章。
设计和制造3D打印的微流体免疫阵列，用于超敏化蛋白质检测
摘要：微流体技术通过将流体动力学的原理与化学，物理，生物学，材料科学和微电子学的技术合并来彻底改变了装置的制造。微流体系统操纵少量的流体，以执行从化学合成到生物医学诊断的应用。低成本3D打印机的出现彻底改变了微流体系统的发展。用于测量分子，3D打印提供具有成本效益，时间和易于设计的好处。在本文中，我们提供了一个全面的设计，用于创建3D打印的微流体免疫阵列的设计，优化和验证的综合教程，以对多种蛋白质生物标志物进行超敏感性检测。目标是开发护理阵列，以确定侵袭性癌症的五个蛋白质生物标志物。设计阶段涉及定义微通道，试剂室，检测井以及优化参数和检测方法的尺寸。在这项研究中，阵列的物理设计经过了多次迭代以优化关键特征，例如开发开放式检测井以均匀的信号分布和用于覆盖测定期间孔的ap。然后，进行了完全信号优化，以实现灵敏度和检测极限（LOD），并生成校准图以评估线性动态范围和LOD。生物标志物之间的特征变化强调了对量身定制的测定条件的需求。尖峰恢复研究确认了测定的准确性。总的来说，本文展示了设计3D打印的微流体免疫阵列所涉及的方法，严格和创新。优化的参数，校准方程以及灵敏度和准确性数据为生物标志物分析中的未来应用贡献了有价值的指标。
基于3D打印的多丙酮酸二苯乙酮含钙硅酸钙：加速骨再生的生物活性支架
摘要：需要临床需要开发快速的过程支架来修复骨缺损。当前的研究介绍了利用基于熔点的3D打印的骨组织工程硅酸钙/聚二苯二甲酸钙的发展。硅酸钙（CZS）纳米颗粒被添加到多碳酸酯（PCL）多孔支架中，以增强其生物学和机械性能，同时对所得的性质进行了广泛的研究。在样品的熔点中没有发现显着差异，而包含生物陶瓷的样品的结晶温度点从36.1升至40.2°C。根据我们的结果，将CZS含量从0 wt。％（PC40）增加到多孔支架（孔隙率约为55-62％），将抗压强度从2.8 mpa提高到10.9 MPa。此外，SBF溶液中的磷灰石形成能力通过增强CZS百分比而显着增加。根据MTT测试结果，与纯PCL相比，PC40中MG63细胞的生存能力明显改善（约29％）。这些发现表明，3D打印的PCL/CZS复合支架可以成功制造，并显示出作为骨组织工程应用的植入物材料的巨大潜力。
