Journal of Zhejiang University

Current Issue: <BDM>

ISSN: 2096-5524 (print version); ISSN: 2522-8552 (electronic version); started in 2018, quarterly

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Bio-Design and Manufacturing (BDM) reports new research, new technology and new applications in the field of biomanufacturing, especially 3D bioprinting. As an interdisciplinary field, topics of this journal cover tissue engineering, regenerative medicine, mechanical devices from the perspectives of materials, biology, medicine and mechanical engineering, with a focus on manufacturing science and technology to fulfil the requirement of bio-design.

Bio-Design and Manufacturing

ISSN: 2096-5524 (print version); ISSN: 2522-8552 (electronic version); started in 2018, quarterly

2021 Vol.4 No.1 P.1-156

Cover:

<506>

<<< CONTENTS >>>

Research Articles

A novel reusable anti-COVID-19 transparent face respirator with optimized airflow

Hussain Alenezi, Muhammet Emin Cam, Mohan Edirisinghe

DOI: 10.1007/s42242-020-00097-1 Downloaded: 2266 Clicked: 1919 Cited: 0 Commented: 0(p.1-9) <Full Text>

Chinese summary <7> 倫敦大(dà)學學院Mohan Edirisinghe院士等 | 具有優化氣流的新型可重複使用的抗COVID-19的透明面罩

本研究論文報道了一(yī)種被設計成可重複使用的呼吸器的新型口罩，此設計帶有小(xiǎo)型、高效的一(yī)次性過濾器。與傳統設計相比，呼吸器材料要求降低了75%，并允許重複清洗或滅菌。此設計采用新穎的空氣過濾路徑，通過方波設計增加過濾氣流，降低病毒顆粒吸入的概率。嘴前面的區域是隔離(lí)的，而空氣從左右兩側的過濾器進入口罩。該口罩采用透明環氧樹(shù)脂制作框架，使交流時可以看到嘴形，其邊緣包含一(yī)個矽膠密封，防止過濾器旁通。這種口罩采用矽膠模具制造，無需用電，更适用于在發展中(zhōng)國家制造。本研究利用計算流體(tǐ)力學數值研究和ANSYS Fluent軟件模拟經過過濾器的氣流流動過程，優化過濾器空氣路徑幾何結構，并驗證口罩設計符合真實的人體(tǐ)需求。呼吸周期表示爲瞬态函數，并選擇N95過濾器規格作爲多孔介質。本文提出的創新設計使空氣流線速度呈現局部高速，并且流量達到1.2×10−3 kg · s−1，比一(yī)般呼吸需求高出20%，過濾器流道中(zhōng)産生(shēng)的高離(lí)心力可以壓迫病毒粒子并使其在過濾器壁面上被捕獲。

In vitro calcification studies on bioprosthetic and decellularized heart valves under quasi-physiological flow conditions

Cristian C. D’Alessandro, Andreas Dimopoulos, Sofia Andriopoulou, Gerasimos A. T. Messaris, Sotirios Korossis, Petros Koutsoukos & Dimosthenis Mavrilas

DOI: 10.1007/s42242-020-00110-7 Downloaded: 1481 Clicked: 1865 Cited: 0 Commented: 0(p.10-21) <Full Text>

Chinese summary <7> 希臘Dimosthenis Mavrilas等 | 準生(shēng)理流動條件下(xià)人工(gōng)生(shēng)物(wù)脫細胞心髒瓣膜的體(tǐ)外(wài)鈣化研究

本研究論文聚焦準生(shēng)理流動條件下(xià)人工(gōng)生(shēng)物(wù)脫細胞心髒瓣膜的體(tǐ)外(wài)鈣化研究。由于由血漿與組織接觸形成的磷酸鈣沉積物(wù)引起的結構改變，市面上可買到的生(shēng)物(wù)心髒瓣膜假體(tǐ)的使用壽命受到了限制。此研究的目的是提出一(yī)種比較方法，用于研究體(tǐ)外(wài)生(shēng)物(wù)假體(tǐ)和組織工(gōng)程支架上磷酸鈣沉積物(wù)的形成以及機械力對組織礦化的影響。基于前期對恒定過飽和下(xià)生(shēng)物(wù)礦化的研究，開(kāi)發了模拟動态血流和生(shēng)理壓力條件的循環回路。該系統适用于評估脫細胞（DCV）和戊二醛固定（GAV）的豬主動脈瓣的鈣化潛力。結果表明，與GAV相比，DCV鈣化率更高，但在統計學上無顯著差異。這種差異歸因于組織表面修飾和脫細胞過程中(zhōng)殘留的細胞碎片。通過掃描電子顯微鏡結合化學微分(fēn)析電子分(fēn)散光譜對沉積20小(xiǎo)時後的固體(tǐ)進行形态分(fēn)析，确定形成的固體(tǐ)爲磷酸八鈣（Ca8(PO4)6H2·5H2O，OCP）。OCP晶體(tǐ)優先沉積在測試組織的高機械應力區域。此外(wài)，GAV組織在經過36小(xiǎo)時後出現明顯的跨瓣壓力梯度增加，鈣沉積分(fēn)布與在外(wài)植假體(tǐ)中(zhōng)發現的鈣沉積分(fēn)布相似。總之，本文提出的體(tǐ)外(wài)循環模型可作爲一(yī)種有價值的預篩查方法，用于研究在生(shēng)理機械負荷下(xià)人工(gōng)生(shēng)物(wù)組織工(gōng)程瓣膜的鈣化過程。

3D kinematic mandible model to design mandibular advancement devices for the treatment of obstructive sleep apnea

M. García, J. A. Cabrera, A. Bataller, S. Postigo, J. J. Castillo

DOI: 10.1007/s42242-020-00101-8 Downloaded: 1719 Clicked: 1645 Cited: 0 Commented: 0(p.22-32) <Full Text>

Chinese summary <7> 西班牙馬拉加大(dà)學Cabrera等 | 用于設計下(xià)颌前移裝置以治療阻塞性睡眠呼吸暫停的3D運動型下(xià)颌骨模型

本研究論文聚焦用于設計下(xià)颌前移裝置以治療阻塞性睡眠呼吸暫停的3D運動型下(xià)颌骨模型。下(xià)颌前移裝置（MAD）是用于阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA）的治療方法之一(yī)。MAD嘗試将下(xià)颌骨保持在前移位置，以在睡眠時保持上呼吸道打開(kāi)。爲了實現此目标，目前大(dà)多數MAD将張口限制在幾毫米之内。爲了設計允許更大(dà)孔徑範圍的設備，研究患者颌骨的運動行爲至關重要。爲此，此研究開(kāi)發了可再現颌骨運動的3D多體(tǐ)模型。在這裏，通過視覺系統和反射标記确定下(xià)門牙的運動。此外(wài)還對颞下(xià)颌關節的運動進行建模。接着使用凸輪從動機構設計和打印該設備。這樣，根據颌骨的面相以及專家規定的張開(kāi)和前進運動，可以爲每個患者優化設計和定位凸輪輪廓和從動件。

Effects of bionic mechanical stimulation on the properties of engineered cartilage tissue

Zhiyan Hao, Sen Wang, Jichang Nie, Dichen Li, Ao Fang, Jianfeng Kang, Chaozong Liu, Ling Wang

DOI: 10.1007/s42242-020-00090-8 Downloaded: 1526 Clicked: 2088 Cited: 0 Commented: 0(p.33-43) <Full Text>

Chinese summary <7> 西安交通大(dà)學王玲、郝志(zhì)岩等 | 仿生(shēng)力學刺激對工(gōng)程化軟骨組織性能的影響

本研究論文探究仿生(shēng)力學刺激對工(gōng)程化軟骨組織性能的影響。組織工(gōng)程軟骨（TEC）是治療關節軟骨缺損的潛在方法。然而，TEC的性能與天然軟骨的性能之間存在很大(dà)差距。研究表明，壓縮載荷等機械刺激可以幫助調節TEC的基質分(fēn)泌，從而影響其生(shēng)物(wù)力學性能。目前，由組織液相誘導的剪切力對軟骨的影響研究尚不清晰，特别是增加壓縮載荷的複合載荷在組織再生(shēng)中(zhōng)的重要作用。因此，本研究的目的是定量研究複合加載機制對體(tǐ)外(wài)TEC的影響。設計了一(yī)個定制的生(shēng)物(wù)模拟裝置，将壓縮、摩擦和剪切的耦合運動結合起來，将新鮮分(fēn)離(lí)的兔軟骨細胞包裹在水凝膠中(zhōng)，在生(shēng)物(wù)刺激器内進行複合機械刺激培養，并檢測組織活性、基質含量和機械性能。根據不同的機械刺激組合（應變：5%~20%，間隔5%；頻(pín)率：0.25 Hz、0.5 Hz、1 Hz），研究其對組織行爲的影響。結果表明，在組織生(shēng)物(wù)活性和合成細胞外(wài)基質方面，更大(dà)的應變和更高的頻(pín)率更有利于軟骨細胞生(shēng)存。此外(wài)，與單一(yī)負荷運動相比複合機械刺激更有利于基質分(fēn)泌。然而，雖然複合機械刺激對工(gōng)程化軟骨組織基質的分(fēn)泌有促進作用，但組織随着培養時間的增加依然會出現降解。

3D printing of PEEK–cHAp scaffold for medical bone implant

Bankole I. Oladapo, S. Abolfazl Zahedi, Sikiru O. Ismail, Francis T. Omigbodun, Oluwole K. Bowoto, Mattew A. Olawumi, Musa A. Muhammad

DOI: 10.1007/s42242-020-00098-0 Downloaded: 2286 Clicked: 2546 Cited: 0 Commented: 0(p.44-59) <Full Text>

Chinese summary <7> 英國德蒙福特大(dà)學Oladapo等 | 用于醫用骨植入物(wù)的PEEK–cHAp支架的3D打印

本研究論文聚焦PEEK複合材料在成骨修複方面的應用。PEEK材料植入物(wù)的主要缺點是其表面呈生(shēng)物(wù)惰性，這将導緻不理想的細胞反應且植入物(wù)與周圍軟組織之間粘附不良，從而阻礙骨骼正常生(shēng)長。在本研究中(zhōng)，聚醚醚酮（PEEK）與羟基磷灰石鈣（cHAp）結合形成PEEK-cHAp生(shēng)物(wù)複合材料，并使用熔融沉積成型（FDM）方法和表面處理策略在PEEK晶格支架的細絲上構建微孔結構。此外(wài)，在FDM打印的PEEK-cHAp生(shēng)物(wù)複合材料樣品上對其納米結構和形态學測試進行了建模和分(fēn)析，并通過掃描電子顯微鏡（SEM）評估其機械強度和熱強度以及體(tǐ)外(wài)細胞毒性。研究中(zhōng)采用創新技術構建和研究了具有可控孔徑和分(fēn)布的PEEK的多孔納米結構，以促進PEEK-cHAp的細胞滲透和生(shēng)物(wù)組織整合性能。體(tǐ)内試驗表明，經表面處理的微孔可促進新再生(shēng)的軟組織的粘附，從而在cHAp和PEEK之間形成緊密的植入物(wù)-組織界面結合。細胞培養的結果表明，與單獨的PEEK相比，PEEK-cHAp表現出更好的細胞增殖附着擴散和更高的堿性磷酸酶活性。将PEEK-cHAp複合材料浸入細胞培養基（DMEM）的模拟體(tǐ)液中(zhōng)14天後，形成了磷灰石島，并以更多或更長周期持續生(shēng)長。在微結構處理方面，PEEK-cHAp樣品的結晶度也優于傳統PEEK，且具有顯著差異。PEEK-cHAp生(shēng)物(wù)複合材料的體(tǐ)外(wài)試驗結果顯示出其生(shēng)物(wù)降解能力和性能适用于骨植入物(wù)應用。此研究在生(shēng)物(wù)醫學工(gōng)程領域具有潛在的應用前景，可以強化FDM和由PEEK-cHAp生(shēng)物(wù)複合材料制造的醫用植入物(wù)的概念知(zhī)識。

Fabrication and characterization of 3D printed biocomposite scaffolds based on PCL and zirconia nanoparticles

Qifan Wang, Zhiyong Ma, Ying Wang, Linna Zhong, Wenjia Xie

DOI: 10.1007/s42242-020-00095-3 Downloaded: 1664 Clicked: 2447 Cited: 0 Commented: 0(p.60-71) <Full Text>

Chinese summary <7> 湖州師範學院馬志(zhì)勇等 | 基于PCL和氧化锆納米粒子的3D打印生(shēng)物(wù)複合支架的制備和表征

本研究論文聚焦用于骨修複的生(shēng)物(wù)複合支架的研制工(gōng)作。三維打印的聚合物(wù)支架在修複骨缺損方面有較好的應用前景。其中(zhōng)，聚己内酯（PCL）支架由于其良好的加工(gōng)性能和可控的降解速率而被廣泛研究。然而，作爲修複骨缺損的替代移植物(wù)，PCL材料的親水性很差，這不利于細胞粘附和生(shēng)長。此外(wài)，PCL材料較差的機械性能無法滿足修複骨缺損所需的強度。本文通過熔融混合工(gōng)藝将納米二氧化锆（ZrO2）粉末嵌入PCL材料中(zhōng)，并通過3D打印構建規則的網格支架。納米二氧化锆粉末的包埋提高了複合支架的親水性和吸水率，有助于細胞的粘附、增殖和生(shēng)長，且有利于營養物(wù)質的交換。因此，PCL / ZrO2複合支架在體(tǐ)外(wài)顯示出更好的生(shēng)物(wù)活性。同時，PCL / ZrO2複合材料體(tǐ)系顯著改善了支架的機械性能。與純PCL支架相比，楊氏模量提高了約40%，抗壓強度提高了約50%。此外(wài)，成骨分(fēn)化結果表明，與純PCL組相比，PCL / ZrO2複合支架組具有更好的ALP活性和更有效的骨礦化作用。我(wǒ)們相信3D打印的PCL / ZrO2複合支架在修複骨缺損方面具有一(yī)定的應用前景。

Bilayer nicorandil-loaded small-diameter vascular grafts improve endothelial cell function via PI3K/AKT/eNOS pathway

Zheng Xing, Chen Zhao, Chunchen Zhang, Yubo Fan, Haifeng Liu

DOI: 10.1007/s42242-020-00107-2 Downloaded: 1715 Clicked: 2478 Cited: 0 Commented: 0(p.72-86) <Full Text>

Chinese summary <7> 北(běi)航劉海峰等 | 負載尼可地爾的聚己内酯/磺酸化絲素蛋白(bái)雙層小(xiǎo)口徑人工(gōng)血管的構建及對内皮功能的影響

本研究論文聚焦負載尼可地爾的聚己内酯/磺酸化絲素蛋白(bái)雙層小(xiǎo)口徑人工(gōng)血管的構建及對内皮功能的影響。冠狀動脈旁路移植術是目前臨床上治療心血管疾病（CVD）的常規治療手段之一(yī)，但目前臨床上常用的小(xiǎo)口徑人工(gōng)血管在移植後往往面臨着難以自發内皮化和急性血栓形成的問題，最終導緻人工(gōng)血管再狹窄，遠期通暢率不理想。因此，開(kāi)發兼具抗凝活性與促内皮化活性的小(xiǎo)口徑人工(gōng)血管來提高患者旁路移植後的遠期通暢率具有重要意義。針對這一(yī)問題，本研究基于仿生(shēng)策略使用聚己内酯和磺酸化絲素蛋白(bái)兩種生(shēng)物(wù)材料開(kāi)發出了一(yī)種負載尼可地爾（NIC）的雙層小(xiǎo)口徑人工(gōng)血管（BLVG）。結果表明，NIC的加入在提高了BLVG内表面親水性的同時沒有影響其整體(tǐ)的力學性能。負載NIC的BLVG具有多種生(shēng)物(wù)活性，有利于人工(gōng)血管在移植後的自發内皮化，抑制急性血栓形成。而發揮這些活性的潛在生(shēng)物(wù)學機制可能與BLVG能夠激活内皮細胞中(zhōng)PI3K/Akt/eNOS信号通路有關。

（論文的第一(yī)作者爲北(běi)京航空航天大(dà)學博士研究生(shēng)邢正；清華大(dà)學博士研究生(shēng)肇晨也對本研究做出了重要貢獻；北(běi)京航空航天大(dà)學生(shēng)物(wù)與醫學工(gōng)程學院劉海峰教授爲該文章的通訊作者）

Customized reconstructive prosthesis design based on topological optimization to treat severe proximal tibia defect

Aobo Zhang, Hao Chen, Yang Liu, Naichao Wu, Bingpeng Chen, Xue Zhao, Qing Han. Jincheng Wang

DOI: 10.1007/s42242-020-00102-7 Downloaded: 2060 Clicked: 1931 Cited: 0 Commented: 0(p.87-99) <Full Text>

Chinese summary <7> 吉林大(dà)學第二醫院王金成、韓青、張奧博等 | 基于拓撲優化技術的3D打印胫骨重建假體(tǐ)治療胫骨近端嚴重骨缺損

本研究論文聚焦于胫骨近端嚴重骨缺損患者的關節重建假體(tǐ)的設計與驗證。目前對于此類患者，臨床上通常選擇鉸鏈膝關節假體(tǐ)進行重建，但術後假體(tǐ)生(shēng)存率并不理想。本研究提出利用拓撲優化和網格化技術設計一(yī)種新型的個體(tǐ)化定制胫骨重建假體(tǐ)，從而提高假體(tǐ)的生(shēng)物(wù)力學性能，爲臨床假體(tǐ)設計提供新的思路。本研究通過三維重建技術完成胫骨非均質仿真建模；通過步态分(fēn)析獲取完整步态周期内胫骨平台受力依據；通過拓撲優化技術及梯度化網格設計完成定制化假體(tǐ)的結構優化；通過有限元分(fēn)析技術完成假體(tǐ)與骨系統的生(shēng)物(wù)力學分(fēn)析；通過3D金屬打印完成假體(tǐ)的制造，并利用生(shēng)物(wù)力學實驗完成生(shēng)物(wù)力學的驗證。根據研究結果顯示，優化後假體(tǐ)減重77%，假體(tǐ)柄遠端應力峰值下(xià)降39.1%，柄遠端微動降低49.7%，胫骨應力及應變能峰值分(fēn)别增大(dà)39.6%和61.5%，說明優化後假體(tǐ)與骨之間的應力屏蔽效應顯著降低，遠期發生(shēng)假體(tǐ)松動、假體(tǐ)周圍骨折及假體(tǐ)柄遠端疼痛的風險被有效避免，假體(tǐ)的生(shēng)物(wù)力學性能得到優化。

Gelatin-based hydrogels combined with electrical stimulation to modulate neonatal rat cardiomyocyte beating and promote maturation

Feng Zhang, Kaiyun Qu, Xiaopei Li, Chaoming Liu, Lazarus S. Ortiz, Kaihong Wu, Xiaowei Wang, Ningping Huang

DOI: 10.1007/s42242-020-00100-9 Downloaded: 1858 Clicked: 2403 Cited: 0 Commented: 0(p.100-110) <Full Text>

Chinese summary <7> 東南(nán)大(dà)學黃甯平等 | 基于明膠的水凝膠結合電刺激調節新生(shēng)大(dà)鼠心肌細胞的跳動并促進成熟

本研究論文聚焦心血管疾病的治療。心血管疾病具有高發病率、高死亡率的特點，因此，對該病的有效治療顯得尤爲重要，包括通過心髒組織工(gōng)程進行疾病建模和藥物(wù)開(kāi)發。但是，這些應用的預測能力目前受到心肌細胞不成熟狀态的限制。本研究開(kāi)發了通過生(shēng)物(wù)相容性交聯劑京尼平化學交聯的明膠水凝膠，将其作爲細胞培養支架，使得新生(shēng)大(dà)鼠心肌細胞接種到水凝膠上後2天内出現同步跳動。此外(wài)，我(wǒ)們采用電刺激方法促進水凝膠上培養的心肌細胞的成熟。研究結果表明，電刺激改善了肌節的組織、間隙連接的建立、鈣處理能力和起搏信号的傳播，從而提高了心肌細胞跳動速度和對外(wài)部起搏的反應性。上述系統可用于促進組織工(gōng)程心肌的生(shēng)理功能成熟，在心髒組織工(gōng)程和藥物(wù)篩選方面具有廣闊的應用前景。

Digital biofabrication to realize the potentials of plant roots for product design

Jiwei Zhou, Bahareh Barati, Jun Wu, Diana Scherer, Elvin Karana

DOI: 10.1007/s42242-020-00088-2 Downloaded: 1523 Clicked: 1799 Cited: 0 Commented: 0(p.111-122) <Full Text>

Chinese summary <7> 代爾夫特理工(gōng)大(dà)學Jiwei Zhou等 | 數字生(shēng)物(wù)制造：實現植物(wù)根系在産品設計中(zhōng)的潛力

本研究論文聚焦以植物(wù)根系爲材料的産品設計與生(shēng)物(wù)制造。生(shēng)物(wù)設計帶來的技術、經濟以及明顯的生(shēng)态效益，使其成爲二十一(yī)世紀産品制造的新工(gōng)業範式。本文介紹的工(gōng)作研究了植物(wù)根系作爲生(shēng)物(wù)設計材料在自支撐3D結構制造中(zhōng)的運用。其中(zhōng)生(shēng)物(wù)和數字設計的材料交互作用提供了結構穩定性。采用以材料驅動的設計方法，我(wǒ)們展示了系統化的植物(wù)根部修補活動，以更好地了解和預測它們的響應行爲。這幫助我(wǒ)們确定了關鍵的設計參數，并推進了植物(wù)根系結合離(lí)散多孔結構的獨特潛力。我(wǒ)們用混合3D對象說明了植物(wù)根系的這種結合潛力，對于該對象，植物(wù)根系将600個經過計算設計、優化和制造的生(shēng)物(wù)塑料珠連接起來，并制造了一(yī)個矮凳。

Review

Fluid-driven artificial muscles: bio-design, manufacturing, sensing, control, and applications

Chao Zhang, Pingan Zhu, Yangqiao Lin, Wei Tang, Zhongdong Jiao, Huayong Yang, Jun Zou

DOI: 10.1007/s42242-020-00099-z Downloaded: 3032 Clicked: 2186 Cited: 0 Commented: 0(p.123-145) <Full Text>

Chinese summary <7> 浙江大(dà)學鄒俊等 | 流體(tǐ)驅動的人工(gōng)肌肉：生(shēng)物(wù)設計、制造、傳感、控制和應用

本綜述論文從仿生(shēng)設計和先進制造等方面對流體(tǐ)驅動人工(gōng)肌肉進行總結，并讨論目前面臨的挑戰和未來發展趨勢。我(wǒ)們長期以來一(yī)直緻力于開(kāi)發可以替代生(shēng)物(wù)肌肉來完成各種任務的人工(gōng)肌肉。柔性材料和3D打印技術的最新進展極大(dà)地推動了人工(gōng)肌肉技術的發展。人們已經開(kāi)發了由不同的外(wài)部刺激驅動的各種基于柔性材料的人工(gōng)肌肉，包括壓力、電壓、光、磁、溫度等。其中(zhōng)，流體(tǐ)驅動的人工(gōng)肌肉（FAM）可以将流體(tǐ)（氣體(tǐ)或液體(tǐ)）的動力轉換成柔性材料的力和位移輸出。由于它們簡單、安全性高、驅動力大(dà)、能效高且成本低，是工(gōng)業機器人、醫療器械和人工(gōng)輔助裝置中(zhōng)最廣泛使用的驅動方法。本文介紹了FAM的生(shēng)物(wù)設計、制造、傳感、控制和應用，包括傳統的氣動/液壓人工(gōng)肌肉和由功能流體(tǐ)驅動的幾種創新型人工(gōng)肌肉。此外(wài)，文中(zhōng)還讨論了FAM的挑戰和未來發展方向。

Opinion

Applications of bioinspired approaches and challenges in medical devices

Huawei Chen, Yi Zhang, Liwen Zhang, Xilun Ding, Deyuan Zhang

DOI: 10.1007/s42242-020-00103-6 Downloaded: 1470 Clicked: 1139 Cited: 0 Commented: 0(p.146-148) <Full Text>

Chinese summary <7> 北(běi)航陳華偉等 | 仿生(shēng)技術在醫療器械中(zhōng)的應用與挑戰

本觀點論文聚焦仿生(shēng)技術在醫療器械中(zhōng)的應用與挑戰。發展高性能醫療設備及精準醫療産業逐漸成爲我(wǒ)國國家戰略。尤其近年來，随着醫療器械精準化發展需求日益迫切，對醫療器械、醫用材料提出了相容性、抗血栓、防粘防滑等更多功能需求。如何按需設計制造出“精準化”的醫用材料、生(shēng)機界面及醫療系統變得尤爲重要。本文綜述了仿生(shēng)技術在醫療器械表面功能化的應用現狀與發展挑戰，展望了仿生(shēng)科學技術在醫療器械上的應用潛力。醫療器械包括植介入、手術器械與裝備、生(shēng)化檢測等，涵蓋面寬，其性能或功能需求多且不盡相同，比如生(shēng)物(wù)材料的生(shēng)理相容性、醫用表面的防菌防霧、手術器械的低組織損傷等。

實際上，醫療器械操控對象爲“生(shēng)物(wù)”，植介入物(wù)替代對象也是“生(shēng)物(wù)”，因此仿生(shēng)技術勢必能成爲解決醫療器械精準化的可行途徑。以功能化仿生(shēng)表面應用于醫療器械爲例，探讨了如何從衆多生(shēng)物(wù)表面中(zhōng)選取仿生(shēng)表面，總結了疏水/濕潤滑仿生(shēng)防粘表面、強濕粘附仿生(shēng)表面以及細胞組織誘導仿生(shēng)結構等技術發展現狀。展望了仿生(shēng)科學技術在精準醫療器械上進一(yī)步拓寬應用，迫切需要發展：①自然生(shēng)物(wù)認知(zhī)；②生(shēng)/機界面作用與功能機理；③面向多功能需求的生(shēng)物(wù)材料/界面設計原理；④多材料、多級微納結構簡易制造技術；⑤服役周期内的原位測試評價技術等。

Technical Note

Facile 3D cell culture protocol based on photocurable hydrogels

Mingjun Xie, Yating Zheng, Qing Gao, Yong He

DOI: 10.1007/s42242-020-00096-2 Downloaded: 1619 Clicked: 1394 Cited: 0 Commented: 0(p.149-153) <Full Text>

Chinese summary <7> 浙江大(dà)學賀永等 | 光固化生(shēng)物(wù)3D打印教程之高精度水凝膠支架制造

本Technical Note聚焦光固化生(shēng)物(wù)3D打印之高精度水凝膠支架制造。投影式光固化生(shēng)物(wù)打印(Projection-based 3D bioprinting, PBP)具有精度高、速度快、自支撐等優勢，近年來在生(shēng)物(wù)制造領域有越來越多PBP的成功應用案例。然而，完全理解PBP的原理需要光學、高分(fēn)子、工(gōng)程、生(shēng)物(wù)學等綜合學科的背景知(zhī)識，初學者熟練掌握PBP的流程也需要經曆長時間的試錯與經驗積累。降低PBP的入門使用門檻，可使更多研究者能從這項技術中(zhōng)受益。

本文給出了一(yī)個标準的水凝膠支架打印流程，我(wǒ)們将PBP生(shēng)物(wù)支架打印分(fēn)爲“材料配制”、“支架打印”、“後處理”與“細胞接種”四個工(gōng)序，給出了标準化的操作方法，整理了很多常見的問題、技巧及背後機制。通過這篇教程，希望能夠幫助PBP初學者，降低非工(gōng)程學科背景使用者在工(gōng)藝測試上的時間和成本，将PBP作爲得力工(gōng)具加速其研究。

Editorial

Industry news: 2020 high-impact publications in the BDM area

Liang Ma

DOI: 10.1007/s42242-020-00123-2 Downloaded: 1076 Clicked: 1364 Cited: 0 Commented: 0(p.154-156) <Full Text>

Chinese summary <8> 浙江大(dà)學馬梁 | BDM行業新聞：2020年生(shēng)物(wù)設計與制造領域的高影響力文章

盡管2020年全球正遭受着新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情的影響，但生(shēng)物(wù)設計與制造（BDM）的發展并未停止。我(wǒ)們挑選了2020年中(zhōng)在這個蓬勃發展的領域裏最令人振奮的進展，從包括腎髒在内的不同功能性微型類器官的三維（3D）生(shēng)物(wù)打印，到無窮宇宙中(zhōng)3D組織的制造，也有領域内出現的包括無創體(tǐ)内3D生(shēng)物(wù)打印、活體(tǐ)3D生(shēng)物(wù)打印、單細胞打印和快速成型等顯著技術性突破，還有包括人血腦屏障平台、2型糖尿病（T2D）的無創治療和海綿體(tǐ)重建等重大(dà)生(shēng)物(wù)醫學應用，進一(yī)步造福了醫療發展和我(wǒ)們的整體(tǐ)生(shēng)活質量。