生物制造技术

1、前言前言 生物制造是机械领域与生物领域交叉产生的新领域。生物制造技术今年来取得一系列显著成果，在微纳米制造技术也得到更深入的应用与研究，贡献着自己的力量，我们也需要对生物制造技术的特点、应用和发展趋势有着清楚的认识。1生物制造生物制造技术的定义技术的定义2生物制造技术的发展生物制造技术的发展3生物制造技术生物制造技术的的意义意义 狭义的生物制造，主要是指生物体制造，它是指运用现代制造科学和生命科学的原理与方法，通过单个细胞或细胞团的直接或简介受控组装，完成具有新陈代谢特征的生命体成形和制造。 宽泛的生物制造定义为：包括仿生制造、生物质和生物体制造，涉及生物学和医学的制造科学和技术均可视为生物制

2、造。一、生物制造技术的定义一、生物制造技术的定义二、生物二、生物制造技术的发展制造技术的发展1仿生制造2生物成型制造生物制造技术已经成为世界各经济强国的战略重点，工业生物技术正在育成一场新的产业革命，目前主要有这两种方向。1.仿生仿生制造技术制造技术 仿生机械是模仿生物的形态、结构和控制原理而设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。 仿生机械学研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。目前的仿生制造技术大多还处于仿生机械的水平。(1)(1)仿生仿生制造的概念制造的概念(2)仿生机械实例机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于

3、自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点， 和这种机器骡子相比，普通士兵的负载能力简直弱爆了。训练有素的士兵可以背负45公斤的装备，而这种被称为步兵班组支援系统的机器骡子能轻松背负起181公斤，而且面对各种复杂地形都毫无压力。机器骡子上装有导航系统，还支持声音命令，此外它们还能作为电话等的移动电源。当蟑螂被改造成遥控的“生物机器”之后，便可以帮助紧急救援人员定位灾难中的

4、幸存者。科学家将蟑螂麻醉，之后再它们的触角附近装上电极。之后，用医疗级环氧树脂将一个无线控制系统装到蟑螂的背部。该系统包括一个定位信标和一个微型麦克风，用以搜集呼救的声音。仿生袋鼠仿生蚂蚁仿生壁虎仿生鸟10 经过35亿年进化的生物世界是技术创新不可替代、取之不竭的知识宝库和学习源泉。仿生科学有无止境的前沿，正向着微观、系统、智能、精细、洁净方向发展。 人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了35亿年的历史。模仿人的创造固然重要，模仿自然更有无限的潜力和机会！更有可能提升原始创新的能力！(3)3)仿生仿生技术的重要性技术的重要性 人体骨骼是维持人类身体结构与运动的物质基础，一旦发生大面积

5、的缺失，例如由于肿瘤或车祸等造成的截肢或颜面部的缺陷等，如果没有相应的骨骼替代物进行补充修复，会造成畸形甚至残疾。2.2.生物成型制造技术生物成型制造技术(1)(1)人体骨骼修复人体骨骼修复1. 颜面部骨骼替代物 2.髋膝关节 3.人工椎体与脊柱侧弯矫正(2)(2)人造器官人造器官 生物性人造器官则是利用动物身上的细胞或组织，“制造”出一些具有生物活性的器官或组织。生物性人造器官又分为异体人造器官和自体人造器官。比如，在猪、老鼠、狗等身上培育人体器官的试验已经获得成功；而自体人造器官是利用患者自身的细胞或组织来培育人体器官。前两种人造器官和异体人造器官，移植后会让患者产生排斥反应，因此科学家最

6、终的目标是患者都能用上自体人造器官。诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为：“用不了50年，人类将能用生物工程的方法培育出人体的所有器官。”这张照片是近日西安交通大学第一附属医院整形美容颌面外科的一台耳再造手术的照片，是该院郭树忠教授在患者的前臂上造出了一只耳朵。郭树忠教授和舒茂国教授精确设计手术方案，带领该院整形美容颌面外科团队在全麻下给吉某进行了肋软骨取出、右前臂扩张器取出耳再造术，手术进行顺利，再造的耳朵形态逼真。 21世纪是生物制造技术及生物制造产品蓬勃发展的世纪，它将对人类的日常生活、能源、交通、资源、劳动力等产生巨大影响。在未来10年内，人工肌肉，人工心脏肌肉、甚至整个人的心脏都可以实现生物工

7、程制造。许多生物组织的基因测序将提供蛋白质组成部件系列，用来改善人类的健康，延长人的寿命；从自然界、生物界的结构与美学方面汲取经验，将改变当今工业中的一些不正确的设计方法和结构，增加资源的效率和制造生物材料，迈出制造革命的第一步；随着生物编码技术的进步，DNA的测序与合成将变得便宜、快速且易于使用；分布式生物制造将更具柔性。生物学将不再神秘，它将作为一种生物工程手段服务于人类生活，开放式的生物制造技术也会广泛在全世界推广使用，随着科技的发展，生物制造技术必将登上人类世界发展的舞台，贡献着它的力量。三、生物制造技术的意义三、生物制造技术的意义 狭义的生物制造，主要是指生物体制造，它是指运用现代制造科学和生命科学的原理与方法，通过单个细胞或细胞团的直接或简介受控组装，完成具有新陈代谢特征的生命体成形和制造。 宽泛的生物制造定义为：包括仿生制造、生物质和生物体制造，涉及生物学和医学的制造科学和技术均可视