仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的数字光处理增材制造构筑及性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51772028
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0204.结构陶瓷
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Artificial skull implant need to consider the general requirements combined bionic structure, strength, biocompatibility, human comfort degree, preparation property and cost. Based on these demands, this project aim to develop and investigate a novel bioceramic artificial skull implant with bionic three-dimensional porous structure using a novel digital light processing (DLP) based additive manufacturing technology.. This project will focus on the fundamental research subjects on the digital light processing based additive manufacturing of bioceramic artificial skull implant with bionic three-dimensional porous structure. Firstly, the structural design method for the bioceramic artificial skull implant with bionic three-dimensional porous structure which considering macro and micro bionic structure characteristics and mechanical strength simultaneously will be highlighted and established. Subsequently, the issues of the digital light processing (DLP) based additive manufacturing of bioceramic artificial skull implant will be studied in detailed. And the method and mechanism for shape controlling and property controlling will be investigated and found out. Finally, the mechanical properties of the bioceramic artificial skull implant with bionic three-dimensional porous structure will be characterized, and the failure model and mechanism through the mechanical coupling and failure analysis on this bioceramic artificial skull implant with bionic three-dimensional porous structure will be obtained. . The objective of this study is to establish a novel digital light processing (DLP) based additive manufacturing technology and disclosure the fundamental issues of bioceramic artificial skull implant with bionic three-dimensional porous structure. It is believed that this study can provide theoretical and experimental references on the design, analysis and security assessment of the bioceramic artificial skull implant for our country’s medical treatment development.
人工颅骨植入物需要综合考虑仿生形貌、力学强度、生物相容性、人体适应性、可制备性、经济性等要求,发展具有与人体颅骨结构相同或相似的仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物具有重要的科学意义和临床应用价值。本项目针对人工颅骨植入物临床应用背景,突破仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的数字光处理(DLP)增材制造技术及其基础问题。项目将建立综合考虑宏微观仿生结构特性与力学强度的仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物结构设计方法,掌握仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物数字光处理增材制造控形、控性方法与调控机理,发展仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的关键力学性能测试与表征方法,揭示其在典型力学载荷下的失效模式与失效机理。期待本项目通过研究发展新型仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的数字光处理增材制造技术,为人工颅骨医疗领域发展提供一定的理论支持与实验依据。

结项摘要

人工颅骨植入物需要综合考虑仿生形貌、力学强度、生物相容性、人体适应性、可制备性、经济性等要求,发展具有与人体颅骨结构相同或相似的仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物具有重要的科学意义和临床应用价值。针对人工颅骨植入物临床应用背景,经过本项目研究,突破仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的数字光处理(DLP)增材制造技术及其基础问题。项目建立了综合考虑宏微观仿生结构特性与力学强度的仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物结构设计方法,掌握了仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物数字光处理增材制造控形、控性方法与调控机理,发展了仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的关键力学性能测试与表征方法,并揭示了其在典型力学载荷下的失效模式与失效机理。本项目研究按照计划执行,完成了相关研究目标。在国际知名学术期刊上发表论文20篇,其中高水平SCI论文17篇。申请国家发明专利6项,授权2项。培养硕士毕业生8名。在读博士生5名、硕士研究生7名。并与中日友好医院联合联合培养博士后1名;与协和医学院联合培养博士生1名。项目发展的新型仿生三维多孔结构生物陶瓷人工颅骨植入物的数字光处理增材制造技术,为人工颅骨医疗领域发展提供一定的理论支持与实验依据。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Photosensitive ZrO2 suspensions for stereolithography
用于立体光刻的光敏 ZrO2 悬浮液
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2019.03.123
  • 发表时间:
    2019-06-15
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang, Keqiang;He, Rujie;Fang, Daining
  • 通讯作者:
    Fang, Daining
Polymer-derived silicon nitride ceramics by digital light processing based additive manufacturing
基于数字光处理的增材制造聚合物衍生氮化硅陶瓷
  • DOI:
    10.1111/jace.16389
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang, Min;Xie, Chen;Fang, Daining
  • 通讯作者:
    Fang, Daining
Stereolithography additive manufacturing of multi-ceramic triangle structures with tunable thermal expansion
热膨胀可调的多陶瓷三角形结构的立体光刻增材制造
  • DOI:
    10.1016/j.jeurceramsoc.2020.11.033
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Journal of the European Ceramic Society
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Keqiang Zhang;Kai Wei;Jiaxin Chen;Bo Liang;Daining Fang;Rujie He
  • 通讯作者:
    Rujie He
Design and additive manufacturing of 3D-architected ceramic metamaterials with programmable thermal expansion
具有可编程热膨胀功能的 3D 架构陶瓷超材料的设计和增材制造
  • DOI:
    10.1016/j.addma.2021.102338
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Additive Manufacturing
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Keqiang Zhang;Kaiyu Wang;Jiaxin Chen;Kai Wei;Bo Liang;Rujie He
  • 通讯作者:
    Rujie He
Dispersion and stability of SiC ceramic slurry for stereolithography
立体光刻用SiC陶瓷浆料的分散性和稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2019.10.203
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    CERAMICS INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ding, Guojiao;He, Rujie;Fang, Daining
  • 通讯作者:
    Fang, Daining

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其他文献

High temperature flexural, tensile strength and oxidation behavior of Ti3SiC2 ceramic at 900-1300oC in ambient air
Ti3SiC2陶瓷在900-1300oC环境空气中的高温弯曲、拉伸强度和氧化行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Testing and Evaluation
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    何汝杰
  • 通讯作者:
    何汝杰
Characterization of oxidation film on SiC ceramic substrate based on indentation method
基于压痕法的SiC陶瓷基体氧化膜表征
  • DOI:
    10.1016/j.ceramint.2016.12.086
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Ceramics International
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    何汝杰
  • 通讯作者:
    何汝杰

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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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