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基于形状记忆聚合物的一种新型的 “万能抓手”策略
浙江大学航空航天学院宋吉舟教授团队,便基于形状记忆聚合物,提出了一种新型的“万能抓手”策略。这个“万能抓手”的载体非常简单,就是一块智能“塑料”。别瞧它结构简单,本领可不小,它可以把目标物体“锁”在体内,轻松地抓取1微米到1米大小之间任何形状的物体。 目前这一研究成果已发表在知名学术期刊《科学进展》(Science Advances)上,文章共同第一作者为浙江大学航空航天学院硕士生令狐昌鸿和博士生张顺,通讯作者为浙江大学航空航天学院宋吉舟教授。 宋吉舟教授团队的“万能抓手”何以做到“探囊取物”?靠的便是形状记忆聚合物。形状记忆聚合物是一种特殊的智能材料,论其特殊,就特殊在它的“逆来顺受”:在外部刺激作用(如光、热)控制下,形状记忆聚合物可软可硬,在受到一定的外力作用导致变形后,它就能保持这个变形后的形状,可谓“顺其自然”;然而在一定的外部刺激作用下,它又会变回原来的样子。目前形状记忆聚合物已经被广泛用于智能织物、电子包装管的热收缩膜、航空器太阳能帆板展开机构、智能医药器件等领域。 宋吉舟教授团队的新策略:第一步,就是抓取物体时,先在外部刺激作用下,让形状记忆聚合物变得柔软,趁此机会将物体或者物体表面的结构嵌入其中;第二步,去掉外部刺激,让形状记忆聚合物变回刚硬的状态,保持住该变形的临时形状,将物体“锁住”,从而把物体抓取起来;第三步,等把物体转移到目的地之后,再次施加外部刺激,形状记忆聚合物就会恢复初始形状,将物体“解锁”释放。 形状记忆聚合物万能抓手抓取和释放物体的流程示意图 形状记忆聚合物这块智能 “ 塑料 ” ,就好像是一把有魔力的万能锁,能锁住世间万物:为了获取 “ 猎物 ” ,它 先 变成柔软的橡皮泥,把物体柔柔地包住,然后变成坚硬的石头,把物体牢牢地锁住,等把物体 “ 押送 ” 到目的地,又会重新变成软软的橡皮泥并释放物体。宋吉舟教授介绍,这把 “ 万能锁 ” 能在典型的三维结构物体上产生很大的抓力,包括球体、方块、管状物体、螺栓、螺母、枣核、钥匙串等;更厉害的是,它还能像壁虎一样, 粘附在物体表面 ,不论物体表面光滑还是粗糙。 形状记忆聚合物万能抓手对典型宏观物体的抓力   那么对于尺寸小的物体,这个抓手又是如何发挥功效的呢?当物体尺寸小到微观尺度(100微米左右或者更小),物体受到的表面力,特别是与抓手的粘附作用强,会给物体的释放带来较大的挑战。在该设计中,抓手通过把物体或者物体表面的结构锁在其内部实现抓取,不依赖抓手的粘附力,所以当粘附力给物体释放带来挑战时,就可以在抓手表面镀上一层特殊材料,或者增加抓手表面粗糙度来减弱粘附,从而实现物体释放。这样,即使是75微米大小的不规则铁颗粒或者是直径10微米的二氧化硅球,也能顺利从形状记忆聚合物万能抓手上得到释放。 使用形状记忆聚合物万能抓手操纵75 微米的不规则铁颗粒和10微米直径的二氧化硅球 “微观抓手就像微观世界里的吊车,可以用它在微观世界里搭建‘建筑’,制作特殊的光电器件。”令狐昌鸿说,“这个抓手在微观视角下还有一个优势,就是一个抓手就是数以万计的微观吊车,可以高效地在微观世界工作。” 谈及具体应用,宋吉舟教授表示,在柔性电子制备中,最重要的一步就是微观元器件的快速组装,即把制备基底上数以万计或者更多的维纳元器件转移到柔性的使用基底上。以往的方法都依靠粘附来一次性抓取这些元器件,但是释放的时候粘附就变成了限制因素。而宋吉舟教授课题组提出的这个策略,完全不依赖粘附,为柔性电子的制备提供了一种新思路,有望推进柔性电子的工业化进程。 使用形状记忆聚合物万能抓手组装柔性电子器件的简单展示 该项目得到了国家973计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金等的支持。
浙江大学 2021-04-10
一种新型血红蛋白类携氧纳米粒子及其制备方法
现有问题:现有的血红蛋白类携氧载体(HBOCs)主要为小分子修饰血红蛋白、交联剂聚合血红蛋白以及包裹血红蛋白。这些HBOCs制品的毒副作用在动物实验和I, II, III期临床试验均有报道。正是基于临床试验中发现的HBOCs引起高血压反应及增加病人心肌梗死的风险,2009年美国FDA拒绝了Northfield公司HBOCs产品(PolyHeme)的上市请求。现有HBOCs制品输注后的毒副反应,主要是由于HBOC中游离或未聚合的血红蛋白,包括氧合或非氧合状态,透过内皮屏障,消耗内皮舒张因子一氧化氮(NO);同时,血红蛋白本身的氧化还原反应,生成的氧自由基造成机体氧化应激反应。 项目的创新性和优越性:? 本项目制备的新型携氧纳米粒子,完全不同于现有HBOCs制品,首先在纳米粒子中包裹一定剂量的抗氧化剂,有效减少输注血红蛋白氧载体后可能产生的氧自由基。然后,通过结合珠蛋白将血红蛋白稳定连接到纳米粒子外膜。结合珠蛋白能与游离血红蛋白结合成稳定的复合物,一方面避免了体内过量的游离血红蛋白出现,减少输注后缩血管效应引起的高血压现象和胃肠道反应;另一方面,结合珠蛋白本身也可作为还原剂,减少血红蛋白引起的氧化应激反应。?该新型携氧纳米粒子体内的代谢方式为纳米粒子崩解后,结合珠蛋白/血红蛋白复合物经网状内皮系统清除,可大大减轻经肾脏排泄可能造成的肾损伤。?现有HBOCs类制品,特别是聚合血红蛋白和包裹血红蛋白,往往包含数量不等的血红蛋白,分子量处于一定范围,而且,还有部分游离血红蛋白或未反应血红蛋白并不能完全清除,这也是产生毒副作用的一大诱因。而本项目的携氧纳米粒子表面带有数量可控的活性官能团,因此,可实现血红蛋白的定点定量结合,得到分子量稳定的终产物。?现有的第三代HBOCs制品,大多用高分子材料将血红蛋白包裹,输注入人体后很难避免“突释”效应,出现大量游离血红蛋白,有可能对机体造成很大的伤害。而本项目所述的新型携氧纳米粒子,血红蛋白与结合珠蛋白形成了稳定的复合物或者血红蛋白与高分子材料牢固结合,即使纳米粒子分解之后,也不会产生大量游离血红蛋白,因此可大大减少相关风险。该新型携氧纳米粒子可以冻干粉末的形式保存,保存期长,稳定性高,运输方便,可满足各种环境下的应急使用和临床常规应用。?使用的高分子载体为聚乙二醇-聚酯类共聚物。聚乙二醇(PEG)由于其本身不带电荷、水溶性、无免疫原性、可以防止材料表面生物污染、减少蛋白质吸附和细菌贴附、并且不易被免疫体系识别等、且它在体内能溶于组织液中,能被机体迅速排出体外而不产生任何毒副作用的特点,是修饰纳米粒子的理想材料。聚乙二醇的存在还可以有效屏蔽人体网状内皮系统对纳米粒子的吞噬和排异,延长粒子在血液中的循环时间。可生物降解且生物相容性良好的聚酯(聚己内酯/聚乳酸,PCL/PLA),无毒无刺激性,已经得到美国食品药品监督管理局(FDA)的认证用于人体治疗。
四川大学 2016-04-15
一种新型鱼源抗菌肽突变体及其制备方法和应用
本发明提供了一种新型鱼源抗菌肽moronecidin突变体及其制备方法和应用。本发明通过生物软件对鱼源抗菌肽moronecidin的氨基酸序列进行空间结构分析,将其22个氨基酸中的2处氨基酸进行突变(K7R和V20K),同时为了保证抗菌肽C末端的酰胺化,在C末端添加了天冬酰胺N,获得一种新型鱼源抗菌肽突变体,使其抗菌效力获得显著提高。在此基础上,选用毕赤酵母偏爱密码子,人工合成新型鱼源抗菌肽moronecidin突变体基因,克隆于毕赤酵母中表达,获得新型抗菌肽重组酵母菌株,并将发酵规模放大到发酵罐水平,实现抗菌肽产品的高密度发酵和高效表达。发酵液进一步纯化后可制成粉剂、液体等抗菌肽制剂用于水产动物饲料添加剂或水产动物疾病的预防和治疗制剂。
青岛农业大学 2021-04-13
一种新型猪源抗菌肽突变体及其制备方法和应用
本发明提供了一种新型猪源抗菌肽突变体及其制备方法和应用。本发明通过生物软件对猪源抗菌肽PMAP37的氨基酸序列进行空间结构分析,将其37个氨基酸中的3处氨基酸进行突变(L6K、K20L和L31K),获得一种新型猪源抗菌肽突变体,使其抗菌效力获得显著提高。在此基础上,选用毕赤酵母偏爱密码子,人工合成新型猪源抗菌肽突变体基因,克隆于毕赤酵母中表达,获得新型抗菌肽重组酵母菌株,并将发酵规模放大到发酵罐水平,实现抗菌肽产品的高密度发酵和高效表达。发酵液进一步纯化后可制成粉剂、液体等抗菌肽制剂用于畜禽疾病的预防和治疗。
青岛农业大学 2021-04-13
一种植物组织培养育苗的炼苗装置
本实用新型公开了一种可移动的植物组织培养育苗的炼苗装置,该炼苗装置包括炼苗框架、由若干层隔板将炼苗框架分割成若干放置组培苗的炼苗室和安装在炼苗框架外侧的炼苗窗组成。本实用新型的可移动的组培苗炼苗装置运行稳定,具有防雨、调整光强度、试管苗受光均匀、随意移动等功能,不受炼苗场地的影响,本炼苗装置可以随时调整试管苗受光面,摆放试管苗时可以在瓶与瓶之间不留空隙,因而提高了炼苗空间的利用率,缩短了炼苗时间,提高了炼苗效率。
北京林业大学 2021-02-01
一种机床主轴的振动能量收集装置及方法
本发明涉及振动能量收集技术领域,具体为一种机床主轴的振动能量收集装置及方法,该装置包括能量收集器、机床主轴、以及主轴箱壳体,所述机床主轴设有固定轴承,所述主轴箱壳体包括第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁垂直于所述第二侧壁,所述固定轴承的外壁与所述第一侧壁之间设有支撑架,所述第二侧壁与所述支撑架之间设有能量收集器,所述能量收集器通过磁致伸缩材料收集所述机床主轴的振动能量,将振动能量转换成电能,进而可以实现对机床的其他元件供电,节省了部分外部电源的供给,同时不影响机床主轴的正常运行,并有利于振动的传递。
杭州电子科技大学 2021-05-06
一种用于压制型煤的液压成型装置及其控制方法
本发明涉及煤粉成型技术领域,旨在提供一种用于压制型煤的液压成型装置及其控制方法。该种用于压制型煤的液压成型装置包括液压机主体、液压泵、油箱、计算机、控制装置和油管;液压机主体包括液压缸、工作平台、液压机顶板和支撑立柱;液压泵通过油管和液压缸连接,油箱与液压泵相连,油箱用于存放液压油;计算机上安装有测量控制模块,控制装置包括开关和USB接口。该控制方法能利用液压成型装置将原煤压制成型煤。本发明的液压成型装置,能够完全满足型煤成型的工艺要求,还降低了对粘结剂成型技术的设备要求,并通过计算机的控制软件完成对型煤成型过程进行良好的控制。
浙江大学 2021-04-11
一种基于眼电控制的计算机输入装置
本发明涉及生物信息技术领域,特别涉及眼电信号的采集与处理技术和残疾人辅助装置。本发明针对四肢残障人士,提出一种可以控制计算机的键盘和鼠标的装置。此装置可以实现残疾人无障碍的与计算机的交互。此装置结构简单、轻便、易于使用。 本发明硬件系统包括能根据眼电信号特点采集并放大眼电信号的眼电采集传输模块和计算机主机以及显示模块。所述的眼电采集传输模块包括氯化银采集电极、放大器、滤波器、模/数转化器(A/D转换器)、能与计算机连接的USB接口;所述的计算机主机及显示模块包括通用计算机(主机)、显示器。所述的氯化银采集电极经电缆与放大器相连;经放大器放大的眼电信号输入滤波器;然后经A/D转换器进入USB接口与计算机(主机)连接;同时所述计算机(主机)与鼠标、键盘、显示器设备连接。 所述的电极使用普通的氯化银电极;所述的放大器为低噪音高精度仪器运算放大器要求其共模抑制比在100dB以上放大倍数在1000倍以内;所述的滤波器为低通滤波器采用截至频率为100Hz的二阶巴特沃兹滤波器;所述的A/D转换器采用双极性12位A/D转换器。所述的计算机(主机)为500 MHz Pentium 处理器(或更快)、 256 MB 系统 RAM(或更大)、10GB硬盘(或更大)和USB2.0接口,操作系统为windows。所述的显示器为CRT显示器或者液晶显示器,显示屏最小为14英寸。
电子科技大学 2021-04-10
一种基于眼电控制的计算机输入装置
本发明涉及生物信息技术领域,特别涉及眼电信号的采集与处理技术和残疾人辅助装置。本发明针对四肢残障人士,提出一种可以控制计算机的键盘和鼠标的装置。此装置可以实现残疾人无障碍的与计算机的交互。此装置结构简单、轻便、易于使用。
电子科技大学 2021-04-10
一种模拟人肺自主呼吸运动装置及控制方法
本技术成果涉及呼吸生理医学研究领域,研发了一种模拟人肺自 主呼吸运动的装置及控制方法。本装置包括模拟肺腔、弹簧、牵拉 绳、流量传感器、显示触摸屏、电机驱动器、直流伺服电机及控制电 路等组成。其中由显示触摸屏输入吸呼比、呼吸频率、潮气量和肺活 量等呼吸生理参数,流量传感器检测通过模拟肺腔换气口的气流量, 微控制器根据设定的呼吸参数及检测到的流量信号触发电机控制信 号,进而电机控制牵拉绳的收线与放线动作,最后控制模拟肺腔的呼 吸运动。
中山大学 2021-04-10
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