基于硅藻的生物吸附成形研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51305446
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0507.机械仿生学与生物制造
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Bio-adsorption forming is a new machining method to do the adsorption, handling, and arrangementoperation of the micro-particles by using microorganism with biological material and structure adsorption effect. By this way, it could achieve the complex structure forming based on the function of micro-particles and nano-particles, meet the demand of theoretical calculations research and efficient manufacturing of micro-nano devices and functional devices. In this project, the diatom with the complex micro-and nano-pore structure and the surface effect has been used as a research tool. Based on the reserach of the adsorption charecteristics of the different functional particles, biological particles adsorbed tool with excellent selective adsorption and desorption characteristics is been manufactured by the way of reasonable arrangement, connection, modification constructed of the diatom. It is a great scientific and technological challenge to the functional particles controllable and efficient arrangement forming by direct adsorption or external forces assisted adsorption. The goal of this project is initially established bio-adsorption forming process and theoretical system. By improving feature detection and characterization mathod the different physical and chemical properties of the diatoms, functionalized particles and functional devices, a new research platform will be built. The bio-absorption forming technology meeting the the theme of energy saving and environmental protection in manufacturing the functional materials and micro devices is an inovation from the basis of manufacturing technology, which has a broad prospect in microfluid, micro-optics and electromagnetism.
生物吸附成形,是利用生物材质、结构吸附效应,进行微纳颗粒的吸附、搬运、排布操作,实现基于功能微纳颗粒的复杂结构成形,满足理论计算研究和微纳器件、功能材料高效制造的需求的新加工手段。本项目以具有复杂微纳孔隙结构和表面效应的硅藻为研究工具,在揭示其对不同功能微粒的吸附特性的基础上,通过合理排布、连接、改性等方式构造出具有优异选择吸附特性的生物型微粒吸附工具,挑战功能微粒的可控高效吸附成形的科学技术难题。目标是初步建立生物吸附成形的工艺及理论体系;完善硅藻、功能化微粒、功能器件等不同物理化学属性、功能特性的检测、表征手段并构建新的研究平台;生物吸附成形出符合节能环保主题的功能材料和微器件是制造方法上的基础创新,在微流体、微光学、电磁学等方面有重要的应用前景。

结项摘要

生物吸附成形,是利用生物材质、结构吸附效应,进行微纳颗粒的吸附、搬运、排布操作,实现基于功能微粒的复杂结构成形,满足理论计算研究和微纳器件、功能材料高效制造的需求的新加工手段。本项目以硅藻为研究工具,成功获得了尺度分布稳定,培养条件简单的3种天然硅藻藻种和1种壳体保持完整,便于筛选的天然硅藻土。研究了硅藻的表面电荷、表面基团,证实硅藻壳微粒显负电,表面羟基基团丰富。采用AEPTS、PA酸、脱模剂等处理可以实现硅藻的改性,分别表面接枝氨基、电荷变为正电、微粒表面张力增加变为疏水材料。进一步,为利用硅藻实现可控功能单元的吸附成形,研究了硅藻壳体的固定朝向阵列、大面积密排方法;借助表面张力、气泡的扰动,成功实现硅藻壳在水面的定向翻转;利用空气-水界面自组装的方式,成功实现分米级硅藻密排结构的制造;借助PDMS溶胀的作用,实现壳体结构由密排转阵列,为批量成形奠定技术基础。课题组结合实际需求,测试并表征了硅藻吸附成形结构在分子检测、光电转换、表面拉曼增强等方向的功效。实验结果显示:基于硅藻的图形化结构,可以高效选择吸附蛋白质分子探针、农药分子、核酸分子,极大增强信号强度,提升检测灵敏度;基于硅藻吸附成形的纳米铁-硅藻、NiFe合金-硅藻、TiO2-硅藻等复合微粒,具有优异的电磁效能,将其顺排成形功能贴片或功能膜后,电磁吸波/光电转换效能超出现有的功能产品10%以上。基于硅藻纳米孔辅助成形的梅花形纳米金阵列和密排硅藻吸附纳米微粒构造的“粗糙金基底”可以增强分子的拉曼检测信号强度,具有拉曼增强效应。本研究成果证实生物吸附成形方法是在符合节能环保主题的功能材料和微器件的制造方法上的基础创新,在微流体、电磁学等方面有重要的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
厘米级盘形硅藻微粒单层密排研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    无机材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文强;张锌
  • 通讯作者:
    张锌
Study on EM-parameters and EM-wave absorption properties of materials with bio-flaky particles added
添加生物片状颗粒材料的电磁参数及电磁波吸收性能研究
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2015.08.108
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang, Wenqiang;Zhang, Deyuan;Xu, Yonggang;McNaughton, Ryan
  • 通讯作者:
    McNaughton, Ryan
EM-wave absorption properties of hollow spiral iron particles
空心螺旋铁颗粒的电磁波吸收特性
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2015.08.047
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang, Wenqiang;Zhang, Deyuan
  • 通讯作者:
    Zhang, Deyuan
Calculation of electromagnetic parameter based on interpolation algorithm
基于插值算法的电磁参数计算
  • DOI:
    10.1016/j.jmmm.2015.05.028
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Journal of Magnetism and Magnetic Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang, Wenqiang;Yuan, Liming;Zhang, Deyuan
  • 通讯作者:
    Zhang, Deyuan
片形NiFe-硅藻土磁性复合微粒制备与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文强;张德远
  • 通讯作者:
    张德远

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其他文献

考虑圆管输送带弹性的托辊组动态接触力特性分析
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2017.0060
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宾光富;张文强;李学军;叶桂林
  • 通讯作者:
    叶桂林
基于有限元模型的圆管带式输送机传动滚筒结构力学特性分析
  • DOI:
    10.16578/j.issn.1004.2539.2017.04.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械传动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文强;宾光富;李学军;叶桂林
  • 通讯作者:
    叶桂林
糖–量子点作为荧光探针研究糖–蛋白相互作用
  • DOI:
    10.13364/j.issn.1672-6510.20150023
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    天津科技大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨杨;张文强;李晓斌;郁彭
  • 通讯作者:
    郁彭
半刚接框架-非加劲钢板墙体系抗震试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    世界地震工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文强;于金光;田炜峰;郝际平;解琦;郭宏超
  • 通讯作者:
    郭宏超
MTT试验检测EV71 2A蛋白对宿主细胞损伤作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国人兽共患病学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔乔;李静;张文强;马英伟;庄志超;白永娟;赵丽;王志玉;温红玲
  • 通讯作者:
    温红玲

其他文献

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张文强的其他基金

面向生物有机体的磁性微机器人生物成形方法及自动微操作技术研究
  • 批准号:
    51975574
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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