机械工程学院生物制造团队在生物制造领域取得重要进展,接连在国际著名期刊发表5篇有关生物制造的高水平学术论文。
2023年,我校机械工程学院生物制造团队先后在国际期刊《Materials & Design》、《Nano Energy》、《Advanced Healthcare Materials》、《Crystals》和《Ceramics International》发表5篇论文,我校邵惠锋特聘副教授为共同通讯作者或第一作者。
面向人体生命健康,开发高端生物材料与医疗器械是国家重点研发方向,团队成员研发了一种掺镁硅灰石/纳米羟基磷灰石复合生物陶瓷多孔支架,其具有高的力学强度,可调控的降解性能,良好的生物活性,能够有效促进肿瘤细胞凋亡以及抑制肿瘤细胞迁移。相关研究以“3D-printed magnesium-doped wollastonite/nano-hydroxyapatite bioceramic scaffolds with high strength and anti-tumor property”为题发表于国际TOP期刊《Materials & Design》(中科院一区,IF=8.4),yabo88体育官网下载 硕士生景卓荦为论文共同第一作者。
图1 高强度高生物活性的抗肿瘤支架
传统的粘弹性橡皮泥材料以硅橡胶基Silly Putty为代表,其形状塑造能力较好,但粘度太大,力学和电学性能在后期不易进行调整,不适合作为墨水用于3D打印。团队提出了一种新型的碳纳米管凝胶型导电橡皮泥,其具备较好的导电性、可模塑性、可打印性和可回收性,相关研究以“3D-Printable and Multifunctional Conductive Nanocomposite with Tunable Mechanics Inspired by Sesame Candy”为题发表于国际TOP期刊《Nano Energy》(中科院一区,IF=17.6),浙江大学硕士生李壮为论文第一作者,我校邵惠锋老师为第一通讯作者。
图2 导电橡皮泥制造过程
团队对含银生物材料在生物医用硬组织植入物中的应用进行了探讨,对银在商业化应用和深入研究领域面临的挑战以及未来的发展方向进行了展望,相关研究以“Silver-containing biomaterials for biomedical hard tissue implants”为题发表于国际TOP期刊《Advanced Healthcare Materials》(中科院一区,IF=10)。
图3 含银生物材料的生物医学应用
传统挤出成型工艺制造的多孔支架精度不高,团队提出两次收缩提高支架制造精度的新方法,利用传统设备也能制造出高精度的支架,相关研究以“3D-Printed Bioceramic Scaffolds with High Strength and High Precision”为题发表于国际期刊《Crystals》。
图4 高精度支架制造过程
针对齿科修复材料,团队成员研发了一种掺镁硅酸钙/氧化锆复合生物陶瓷多孔支架,其具有高的力学强度,可调控的降解性能和良好的生物活性,相关研究以“Additive manufacturing of magnesium-doped calcium silicate/zirconia ceramic scaffolds with projection based 3D printing: sintering, mechanical and biological behavior”为题发表于国际TOP期刊《Ceramics International》(中科院一区,IF=5.2)。
图5 良好生物活性的齿科支架
团队主要研究方向包括:增材制造(3D打印)、生物制造、智能装备设计与制造、生物医用材料与植入医疗器械等,已在Nano Energy、Advanced Healthcare Materials、Biofabrication等国际著名期刊上发表SCI论文20余篇,申请中国发明专利50余项,其中30余项已授权。