生物制造工程：21世纪崛起的新兴制造技术

　　20世纪后期，信息技术与制造技术的结合，带动了制造业的飞跃发展。21世纪，生命科学和生物技术将领导科技的潮流，改变人类的社会形态和生活方式。制造技术作为社会发展的基础支撑，必须面向未来，从过去的为工农业提供支持，转向与生命科学结合，为人类的生命质量的提高服务，同时借鉴生物生长规律发展制造科学与技术，使制造科学发生一场新的革命。生物制造工程（Bil-technology for Manufacturng）是近年来制造技术发展的新方向,美国在2020年制造技术的挑战中将期列为11个主要方向之一，其研究主要包含利用生物的机能进行制造（基因复制、生物去除或生物生长）及制造类生物或生物体，将生命科学，材料科学及生物技术的知识融入制造技术之中，为人类的健康、保护环境和可持续发展提供关键技术。生物制造工程在未来发展中将主要在三个研究方向发展。

　　1.生物活性组织和器官的工程化制造

　　利用制造技术，制造咄宏观与微观组织支架，使细胞在支架上并行生长，加快人工与组织器官的生长速度，形成生物活体组织的工程化制造技术。

　　研究组织创建的人工支架的设计与制造，包括基于细胞生长动力学的多组织逆向映射三维支架建模方法；构建非匀质材料三支架的的方法；设计构建适合干细胞向不同功能组织同期转化的异构制造环境；三维支架的力学性能和生物性能。研究人工活性器官外生物平台，包括多组织生物反应平台的构建；组织和器官培养生物与力学环境的仿真；支架材料降解转化、干细胞受激转化形成器官的各功能组织的机理，器官再造的环境构建与控制，器官活化进程及其监测等。

　　2．仿生制造

　　生物的自组织、自生长、自生成、遗传等许多智能特性，对制造技术的发展有启迪作用，这些仿生原理在制造技术上的应用促进制造技术的变革，其中生物生长的自组织规律、组织生长的人工控制方法等问题将形成新的制造技术原理。主要研究生命和生物的功能和材料特征，创新结构高计原理，在物种机器人、制造装备、航天航空航海器上开展应用研究。借鉴生命体的生长规律，研究控索新型制造方法，包括特种生物材料的成形，细胞堆积与定向繁殖生长的可控性，细胞和细菌吞噬材料成形及其定向性研究。研究生命自组织原理，控索生产过程的控制与管理方法。

　　3．生物芯片的制造

　　生物芯片是以生物特性为基础的机电一体化产品。其设计与制造技术直接决定了其工作性能，其制造技术是其中关键问题。该方向研究芯片拓扑结构与功能关系、生物材料与结构的匹配性、生物芯片的植入结构与方法、微结构设计与制造工艺等问题。　

　　（作者简介：李条尘　卢秉恒，西安交通大学机械工程学院；王臻，第四军医大学西京医院） (责任编辑：泉水)

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