生物制造
關注創建者：稻山 創建時間：2018-04-22
生物制造的實例教程
△FRESH technology
FluidForm稱，公司的FRESH?專利技術已被證明可以從結構到功能重建生物學進行3D打印：
產生真正功能性跳動的人體心室和心臟瓣膜
重建復雜的分支脈管系統，甚至是毛細血管規模
調整細胞排列，產生肌肉纖維和組織各向異性
在大型動物研究中促進組織再生
全尺寸器官制造
△打印致密細胞組織
FluidForm認為，為了研究、培訓和作為潛在替代品進行功能性人體組織重建有可能改變人類健康。他們正在尋求組織療法，從根本上改變人類的健康和長壽。
△細胞打印方法對比
3D打印為器官制造帶來新的機遇
器官替換這一概念在科幻領域已經不是一個新詞匯了。人類的衰老、疾病很大程度是從人體器官的衰老、病變開始。那么，人類是否能夠通過制造新的器官來替換受損或者病變的部分，從而消除疾病，甚至是延長人類壽命？為了驗證這一想法，多年來，許多研究人員進行了大量實驗。但是，細胞的體外培養對環境和技術有著很大的要求。3D打印的出現，似乎為這個領域帶來了新的生機。
△利用個性化醫學、合成和計算生物學、先進材料、3D打印和人工智能的交叉點，將患者數據轉化為人體組織。
布法羅大學研究團隊開發了快速3D打印技術，能夠在19分鐘內打印一個真人大小的“手”。瑞典隆德大學的研究人員設計了一種具有生物相容性的新型生物墨水，使人體器官的3D打印更加逼真。而3D Systems也在大膽嘗試，努力實現3D打印肺器官。隨著航天技術的發展，在太空打印人體器官似乎也引起了科學家的興趣。
展開 尿液也不完全是廢物，南非開普敦大學研究團隊利用人類尿液混合沙子制成一種生物磚，可使建筑物越久越堅固。
據報道，這種生物磚(bio-brick)是由混合沙子與可生成尿素酶的細菌制成，其中的尿素酶可分解尿液中的尿素，同時生成碳酸鈣。沙子與尿素酶的混合磚可比擬石灰巖磚，但差別在于生物磚的硬度可高可低，這取決于細菌有多少時間可以生成。
研究主要作者蘭德爾在南非開普敦大學發布的解說中表示：“你讓微小細菌制造水泥的時間越久，產品就會越堅硬。我們可以優化整個過程。”
全球大多數磚塊依舊采用原始過程燒制，窯的溫度固定在攝氏1400度，燒制過程中會產生大量二氧化碳。不過，生物磚產生的廢棄物為零，副產品氮和鉀可用于制作商業肥料。
蘭德爾博士表示：“最后要做的就是將生物磚制造過程中剩余的液態產品取出，制成第二種肥料。”
蘭德爾稱這種過程稱作“微生物誘導碳酸鹽沉淀”( microbial carbonate precipitation)，模仿大海珊瑚的形成方法。這種制造方式可以大大造福建筑物和建造業，隨著建筑物老舊耗損，這種生活物質能顯著降低維修成本。
20世紀下半葉，許多以混凝土建成的粗野派建筑逐漸遭淘汰，因為這類建筑忽視維修，水泥從內部腐蝕。但近年自愈材料技術不斷進步，伯明翰大學和紐約研究團隊發現一種細菌，可協助制造自愈混凝土。
自愈材料并非新概念。羅馬工程師無意間發現含有類似碳酸鈣的化合物，讓古代建筑物得以保存至今。問題是羅馬人并未明確寫出制作這種材料需要哪些化合物。
一篇發表于2017年《美國礦物學家》期刊的研究發現，羅馬混凝土含有罕見礦物質，例如雪硅鈣石和鈣十字石沸石。這兩種礦物質暴露于海水一段時間后結晶，可讓建筑物越舊越穩固。
展開 由英國樸茨茅斯大學領導的一個研究團隊，采用椰棗纖維生物質（生物質是一個術語，包括來自植物、食品廢棄物和污水的廢料）開發了一種生物復合材料，可用于非結構件，如汽車的保險杠和車門襯里。
一種生物復合材料，采用椰棗纖維生物質制成
由農業廢棄物制成的復合材料可滿足汽車和造船行業對可持續性、輕量化和低成本的應用需求。
該團隊還包括來自劍橋大學、INRA（法國專門研究農業科學的公共研究院——國家農業研究院）以及法國南布列塔尼大學的研究人員。
與采用玻璃纖維和碳纖維增強的合成復合材料不同，椰棗纖維聚己內酯（PCL）生物復合材料是完全可生物降解、可再生、可持續和可循環利用的。
這些研究人員在《Industrial Crops and Products》雜志中發表了一篇論文，他們在研究中測試了這種生物復合材料的力學性能。他們發現，椰棗纖維PCL擁有增大的拉伸強度，相比傳統的人造復合材料，獲得了更好的低速抗沖擊性。
作為這項研究的合著者，負責領導樸茨茅斯大學先進材料與制造研究小組的Hom Dhakal博士說：“對椰棗纖維廢棄物生物質作為輕量化復合材料中增強材料的適用性研究，為利用這種材料去開發低成本、可持續和輕量化的生物復合材料提供了巨大的機會。這項研究帶來的影響將是極其巨大的，因為這些輕量化的替代產品有助于減輕汽車重量，從而減少燃油消耗和CO2排放。與玻璃纖維和碳纖維相比，生產這種可持續的材料消耗的能源更少，而且可生物降解，因此更易于回收。”
這項研究是第一批對椰棗纖維PCL生物復合材料提升的力學性能提供了綜合評價的研究之一。
椰棗纖維是北非和中東最有效的天然纖維之一。椰棗樹產生大量的農業廢棄物，它們要么被燃燒，要么被填埋，從而導致嚴重的環境污染，以及對重要的土壤微生物帶來破壞。椰棗樹上通常可用作纖維的是樹皮，當修剪樹葉時，這些樹皮通常被撕成碎片。
展開 使用可生物降解的傳感器減輕了這些問題，因為它們不需要移除程序。
材料科學的最新進展使所有傳感器組件都可以生物降解成為可能。植入物的小尺寸和功率以及有限的材料選擇是決定可生物降解設備能力的主要限制因素。因此，探索這些參數之間的權衡的設計將始終是一個挑戰。盡管令人鼓舞的結果表明可生物降解的傳感器可以與市售的不可降解傳感器一樣準確和可靠，但可生物降解的可植入傳感器仍處于起步階段。本文批判性地回顧了該領域取得的重大進展，并強調了未來的前景。
圖1
生物可降解植入式傳感器的發展概況，包括生物材料（金屬、聚合物、硅基半導體材料）、制造技術和報告的應用。
圖2
示意圖顯示了用于制造可生物降解傳感器的各種組件和材料。
還顯示了傳感器的位置以及與外部放置的采集設備的通信。
相關綜述論文以題為
Biodegradable Implantable Sensors: Materials Design, Fabrication, and Applications
發表在《
Advanced Functional Materials
》上。
通訊作者
是
加州大學
洛杉磯分校
Nureddin Ashammakhi
博士
。
參考文獻：
doi.org/10.1002/adfm.202104149
展開 纖維素，殼聚糖，果膠和碳酸鈣結合并以高空間分辨率與材料可調性復合，產生具有機械，化學和光學功能特性的可生物降解復合材料，長度范圍從毫米到米。這些水狀皮膚狀結構（'hojas'）的設計和制造就像它們的生長一樣：不需要組裝。
Aguahoja I展館高5米，由生物復合材料構成，具有不同程度的剛度，柔韌性和不透明性，可作為外立面或“結構表皮”制造，不含組件，其表面積僅受機器人龍門架的限制 - 連續結構模仿人體皮膚 - 用作結構，窗口和環境過濾器的區域。在其生命周期結束時，當不再有用時，結構可以被編程為在水中降解（例如雨！），從而將其組成構建塊恢復到其自然生態系統，從而增加使其創建的自然資源循環。這種“環境規劃”水平在未來可以構建相對于季節修改其屬性的結構：
該項目代表了Neri Oxman和團隊進行了6年的探索，他們使用的是計算機“生長”和機器人制造的生物相容性材料復合材料，它們共同組成了功能性生物聚合物的“庫”。
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在半導體制造、生物制藥、新能源研發等對工藝精度要求極高的領域，氣體流量的穩定與精確控制是決定產品質量和生產效率的核心環節，很多工程師在選型時都會提出一個關鍵問題：“氣體質量流量控制器（MFC）是否具備自動流量調節功能？”
此外在涉及高精度計量或動態響應要求嚴苛的應用中（如半導體制造、生物反應器供氣等），管道長度還可能影響系統響應時間，較長的管道會增加氣體傳輸延遲，造成控制系統“滯后”，但這屬于系統級動態特性問題，并非流量計本體測量誤差。
若傳感器與控制器采用分體式結構，兩者之間不可避免地會引入額外的管道連接，這些連接不僅增加了流體的“死體積”，容易產生湍流效應，影響測量的線性度與重復性，更會拉長控制回路的響應時間，對于半導體制造、生物制藥或燃料電池測試等對氣體流量響應速度要求達到毫秒級的尖端應用而言，這種延遲往往是致命的。
湖南晴天生物科技有限公司（Hunan Sunshine Bio-tech Co., Ltd）成立于2014年，專注水解海綿研發、生產與銷售，是水解海綿核心制造商，是高新技術企業、專精特新企業。
公司高品質水解海綿材于天然淡水，水質達到國家I級水質以上，經25道工序純化萃取，純度高達99% 以上。產品天然中空針狀結構，粒長 200-320μm、粒徑 10-15μm，顏色自然類白色無黑點、不泛黃高純度
四、應用場景：從半導體到生物制藥
在半導體制造、生物制藥、燃料電池測試、實驗室自動化等領域，布瑯軻鍶特MFC的遠程診斷與維修能力已得到廣泛應用，例如某跨國藥企在全球多個生產基地部署了數百臺Bronkhorst MFC，通過中央控制室統一監控設備狀態，實現“一屏管全廠”的高效管理模式，生產效率提升30%，人工干預減少80%。
2025年4月，威睛光學上榜首屆福布斯中國投資價值初創企業100系列，這場評選匯聚了來自人工智能、新能源、生物醫療、智能制造等十大領域的100家高成長企業。這一榮譽不僅是對公司當前技術實力的認可，更體現了資本市場對其“計算光學”賽道長期價值的積極判斷。
在學術和人才培育端，威睛光學持續支持全國光學與光學工程博士生學術聯賽，致力于推動科研成果轉化和產學研融合。
在工業自動化、實驗室研究、半導體制造、生物制藥等高精度氣體控制應用場景中，氣體質量流量控制器（Mass Flow Controller, MFC）是確保工藝穩定性和產品質量的關鍵設備，作為全球領先的流量測量與控制解決方案提供商，Bronkhorst（布瑯軻鍶特）主要為客戶提供高精度、高可靠性的MFC產品，然而許多用戶在使用過程中常會提出一個核心問題：氣體質量流量控制器是否需要人工校準？
四、實際應用場景
在半導體制造、生物制藥、燃料電池測試、實驗室自動化等領域，Bronkhorst MFC的遠程診斷能力已得到廣泛應用，例如某跨國藥企在全球多個生產基地部署了Bronkhorst MFC，通過中央控制室統一監控數百臺設備的運行狀態，實現“一屏管全廠”的高效管理模式。
在工業自動化、半導體制造、生物醫藥、環境監測等高精度氣體控制應用場景中，氣體質量流量控制器（Mass Flow Controller, MFC）作為核心控制元件，穩定性和可靠性直接關系到整個系統的運行效率與產品質量，然而在實際使用過程中，許多用戶常常會提出一個關鍵問題：氣體質量流量控制器是否具備防塵防水功能？
氣體質量流量控制器的優點有哪些？2個月前
直接測量質量流量，不受溫度與壓力波動影響
傳統體積流量計受環境溫度和壓力變化影響較大，需額外補償才能獲得準確數據，而氣體質量流量控制器采用熱式或科里奧利等原理，直接測量氣體的質量流量（單位：g/s 或 kg/h），無需依賴溫壓修正，確保在復雜工況下依然保持高精度，這對半導體制造、生物反應器、燃料電池測試等對氣體配比要求嚴苛的應用場景尤為重要。
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