项目简介 本项目针对大型海藻这类潜力巨大的可再生能源采用热解制取生物油的机理问题， 分析海藻水溶性多糖热裂解产油、产气和产炭的特征，并通过多种测试手段相结合具体 分析所制得生物油成分，由生物油成分探索水溶性多糖的热解反应机理。研究热解温度、 停留时间等过程参数对海藻热解制油产率和品质的影响规律，利用灰色关联法分析其影 响程度序列，获得产油率和油品协同最佳所对应的热解工况。最终评价海藻热解生成液248 体油的价值，并提出优化调整策略。

本发明公开了一种球形海藻酸钙凝胶微粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶性钙盐的乙醇溶液和含表面活性剂连续相基质均匀混合，挥发法去溶剂制得油相；(2)以海藻酸钠溶液为分散相，以所述油相为连续相，在微流控芯片中发生预交联反应，形成预交联的液滴；将所述液滴收集于含钙离子的收集液中，进行交联反应，洗涤分离后得到所述球形海藻酸钙凝胶微粒。本方法简单易行，其成球性不受其它制备因素如微通道装置类型和微通道尺寸、流体流速、液滴大小和接收高度等的影响。

《美国国家科学院院刊》（ PNAS）在线发表了清华大学医学院生物医学工程系和清华-北大生命联合中心杜亚楠教授研究组题为“纤维化扩展中旁张力信号介导的肌成纤维细胞和纤维细胞通讯”(Matrix-transmitted paratensile signaling enables myofibroblast-fibroblast crosstalk in fibrosis expansion)的研究长文。该研究应用单细胞力学刺激和体外仿生模型结合数学模型计算，系统探究了基质材料介导的力学信号在细胞间通讯的时空作用模式、分子基础，及其在纤维化发展蔓延过程中的作用，为细胞间力学信号介导的成纤维细胞（FB）-肌成纤维细胞(MF)互作提供了直接证据，并将这种纤维化发展进程中基质纤维介导的新型细胞间通讯模式命名为 “旁张力信号”（Paratensile signaling）。组织器官在受到损伤之后，会发生损伤修复，诱发组织纤维化。如果没有有效的控制措施，慢性纤维化疾病会最终导致组织硬化，诱发器官衰竭。有研究表明，在现代社会死亡病例中有将近50%与组织器官的慢性纤维化相关，包括此次新冠肺炎，会伴有肺部纤维化，重症患者纤维化进一步蔓延可导致呼吸衰竭，肺部纤维化也是愈后后遗症的重要风险因素之一。成纤维细胞的持续激活是各类组织纤维化中的主要诱因，在组织器官受到损伤或病毒感染之后，组织内的成纤维细胞FB会受到“旁分泌因子”（paracrine factors），例如TGF-b，PDGF等诱导，激活分化成为肌成纤维细胞MF，并分泌大量的细胞因子及细胞外基质，造成更广泛的成纤维细胞激活和组织硬化，进而引起组织器官内纤维化区域蔓延。除了感知化学信号，部分研究显示体外细胞会导致细胞外基质生物化学及生物物理性质的改变，也有研究表明细胞能够感受细胞外基质的物理特性，比如硬度、粘弹性等并作出响应。2017年，杜亚楠课题组发表于《自然·材料》的研究发现，在肝脏纤维化早期，肝窦内皮细胞可通过胶原纤维束传递力学信号激活星型细胞，导致肝脏纤维化蔓延。但是到目前为止，纤维化进展过程中细胞外基质材料介导的细胞间力学通讯的模式是否保守，以及其在组织器官内的蔓延模式、相关分子机制尚不明确。图1 组织纤维化扩展中旁张力信号介导的细胞间机械通讯示意图旁张力信号包含三个过程，一、力学信号的产生；二、力学信号在细胞外基质传递；三、周围细胞接受力学信号刺激作出响应。此过程介导了纤维化区域在组织内的扩张蔓延。研究团队首先在单细胞和多细胞水平上，通过统计FB和MF细胞收缩力和互作结果，显示细胞间存在基于胶原纤维化介质的细胞间通讯。为了进一步证明细胞间的机械通讯行为，团队建立了基于原子力显微镜可通过胶原纤维对单细胞施加可控、细胞级别力刺激的研究平台，利用该平台尽可能去除旁分泌等化学信号对细胞造成的影响。团队研究了来源于不同组织（肝脏、心脏和皮肤）的成纤维细胞对于旁张力信号的响应模式，即旁张力信号作用机制的三个过程：力的产生-力学信号在细胞外基质传递-临近细胞感受力学信号作出响应；研究发现距离施力细胞70微米 之外的细胞能在1秒之内对旁张力信号作出响应，并且初步证明细胞表面胶原蛋白受体Integrin/DDR2和机械力敏感钙离子通道Pizeo1介导了细胞间力学信号向细胞内生物化学信号的转变。 基于实验现象，团队进一步建立了基于单纯旁张力的数学模拟计算方法（Fibroblast - Myofibroblast Populated Collagen Lattice model, FMPCL），利用该数学模型可重现体外实验结果，包括细胞力产生、胶原纤维束的聚集及旁张力信号介导的成纤维细胞的激活，同时可预测在单细胞、多细胞水平下细胞间作用距离对于细胞激活的程度。在细胞水平研究的基础上，进一步结合微加工技术、组织工程手段和报告基因系统，分别构建了可模拟纤维化蔓延界面的体外纤维化灶扩展（ fibrotic foci expansion）模型和可模拟心脏纤维化扩展的体外仿生模型，并结合数学仿真，发现在纤维化组织和正常组织交界面（border zone）存在广泛的MF-BF细胞间旁张力通讯，导致界面不断扩展、纤维化区域蔓延。使用激光切割技术切断介质胶原纤维束，能够显著的阻断纤维化区域的蔓延。同样，阻断细胞间旁张力通讯能够抑制体外仿生模型中心脏纤维化的蔓延，证明了旁张力信号在组织纤维化扩展蔓延中不可或缺的作用（图2）。图2 纤维化蔓延界面和心脏纤维化仿生体外组织模型和数学模型在纤维化蔓延界面体外（A）和数学模拟（B）仿生模型中，在未干预的情况下，纤维化区域呈现显著蔓延并伴随着成纤维细胞的激活。通过显微切割技术切断纤维化界面的胶原纤维阻断旁张力信号，纤维化蔓延趋势得到显著抑制。同样在模拟心脏心室壁的组织纤维化模型和数学模拟模型中（C），在未干预情况下均出现显著纤维化蔓延，但是经过小分子BAPN处理抑制胶原纤维重塑，纤维化区域的蔓延得到抑制。该研究为细胞外基质材料介导的细胞间机械通讯提供了直接证据，“旁张力”细胞间通讯模式是对现有基于生化因子的“旁分泌”信号机制的重要补充（见视频），为纤维化病理研究提供了新视角，为临床干预纤维化疾病提供了新思路。清华大学医学院生物医学工程系教授、北大-清华生命联合中心研究员杜亚楠为本论文通讯作者，杜亚楠研究组已毕业博士刘龙伟、硕士于鸿升为本文的共同第一作者。杜亚楠课题组已毕业博士赵辉、鄢晓君，在读博士生龙艺、吴钊钊、尤志峰、周律等对此项工作有重要贡献。该研究得到了北京市自然科学基金、北京市自然科学技术委员会和国家自然科学基金的资助。文章链接：https://www.pnas.org/content/early/2020/04/30/1910650117?from=groupmessage&isappinstalled=0

成果与项目的背景及主要用途：化学结构式： 用途：可治疗急性或慢性风湿、关节炎和关节病等源于骨关节组织代谢混乱 的疾病。也是降低胆固醇、消除运动疲劳的保健药品。 技术原理与工艺流程简介：以天然产物甲壳素为原料，在盐酸介质中溶解并 水解为单分子葡萄糖胺、然后经活性炭吸附、真空浓缩、降温析出而制得葡萄糖 胺盐酸盐。葡萄糖胺盐酸盐经碱溶解、硫酸转化、再析出即生成葡萄糖胺硫酸盐。 28天津大学科技成果选编 技术水平及专利与获奖情况：已完成实验室规模研究，产品质量达到国外同 类产品水平，主要技术指标如下： 外观： 白色结晶粉末，无味。 硫酸根含量： 97.5～102.5％ 干燥失重： ( 0.5％ 灼烧残渣： 23.8～25.7％ pH 值： 5.8～6.2（X＝K） 4.0～4.4（X＝Na） 重金属： ( 10 ppm 铁盐： ( 10ppm 氯化物： ( 14％ 应用前景分析及效益预测：目前，该产品国内外市场紧俏且主要出口，国内 有生产厂家，但供不应求。受原料供应影响，产品价格有时波动。本工艺设计简 便、易于操作、设备投资少、易于工业化、利润很高，有明显的经济效益。建议 有甲壳素来源的沿海企业或生产甲壳素的企业投产该产品。若为后者，则可综合 治理三废，经济效益更好。 以 3.0 万/吨的甲壳素计，则葡萄糖胺硫酸盐（复合盐）原料成本可为 13.0 万/吨，工厂价约 16.0 万/吨，售价 19～20 万/吨，以年产 50 吨产品计，利税可达 150 万元以上。若生产厂自己生产甲壳素，可明显降低原料成本，则经济效益更 为可观。 最近国内有企业正在以药品申请批号，因此国内需求量会大增。 应用领域：药物及保健品。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）： 生产规模及产量：以年产 50 吨葡萄糖胺硫酸盐为宜。 所需厂房面积：300 m2。 主要设备：酸解釜、浓缩釜、贮罐、冷凝器、水环真空泵、真空滤槽，酸碱 转化釜、冷冻设备。 主要原材料及来源：全部为国产原料如甲壳素、盐酸、活性炭、丙酮，氢氧 29天津大学科技成果选编 化钾、硫酸。 设备投资：设备投资约 80 万元。 总投资：依生产厂具体情况而定。 合作方式及条件：面议。 

成果描述：该产品可用作食品添加剂，特别是面食产品（面包类产品）发酵的中和剂，也可作为痛风病人缓解痛风病痛的药剂，以前是用湿法合成，产率低、时间长、纯度不高，我们现研究用微波“湿一固相”合成方法在10~30分钟内（视反应物量多少）在微波加热条件下快速合成得到所需的产品，产率高、纯度也高、时间短，可大大提高生产率和降低成本。生产中无三废排放属清洁工艺。市场前景分析：1、可应用于面包行业作为发酵产品的中和剂，以代替目前用的小苏打，从而避免用小苏打产生配料变稀的情况，而且可同引入甘氨酸同步制成营养型面包。 2、可中和血液中的尿酸，作为医治痛风病人病痛的药剂。与同类成果相比的优势分析：产率95%以上，纯度95~98%以上。本产品过程中无三废，主要消耗为能量（电能），而且本法比湿法可节约能量20~30%（主要是反应条件不同，合成时间大大缩短，且产率提高）。

（1）技术创新性和领先性：舍弃传统以可溶性盐路线，采用氧化物为原料，实现材料可控 合成。 （2）技术成熟度：采用固相法，适合大规模生产 （3）市场及效益分析：原料价格低廉，产品附加值高 （4）合作条件：对方提供资金、设备、场地，我方提供人员、技术，成果按贡献分享。 

用于骨修复材料的关键技术之一就是将具有良好生物活性、生物相容性和生物降解 吸收性能的生物材料，制备成具有特定形状和三维连通的多孔细胞支架。在临床上已应 用的以硅酸盐为基质的 45S5 生物活性玻璃，具有一定的骨诱导性，但是，硅元素在组 织体内较难降解，而且该类型玻璃难以加工成强度高的骨组织工程的支架。前期由同济 大学材料学院开发了一种以硼酸盐为基质的可完全生物降解的硼酸盐玻璃，能制作成高 力学强度的大孔海绵状，并兼有生物活性和完全的、可控的生物降解性特性，可用作为 细胞或基因活化的组织工程支架的材料，植入生物体内，能按照临床上不同部位骨组织 的生长速度要求，能可控地调节降解速度，最终能完全降解，具有第三代生物材料的各 种特性。前期，由上海交通大学附属上海市第六人民医院的动物实验的结果表明并证实， 该材料能满足临床上骨修复和骨替代材料需要。

成果与项目的背景及主要用途：化学结构式：用途：可治疗急性或慢性风湿、关节炎和关节病等源于骨关节组织代谢混乱的疾病。也是降低胆固醇、消除运动疲劳的保健药品。技术原理与工艺流程简介：以天然产物甲壳素为原料，在盐酸介质中溶解并水解为单分子葡萄糖胺、然后经活性炭吸附、真空浓缩、降温析出而制得葡萄糖胺盐酸盐。葡萄糖胺盐酸盐经碱溶解、硫酸转化、再析出即生成葡萄糖胺硫酸盐。应用前景分析及效益预测：目前，该产品国内外市场紧俏且主要出口，国内有生产厂家，但供不应求。受原料供应影响，产品价格有时波动。本工艺设计简便、易于操作、设备投资少、易于工业化、利润很高，有明显的经济效益。建议有甲壳素来源的沿海企业或生产甲壳素的企业投产该产品。若为后者，则可综合治理三废，经济效益更好。以3.0万/吨的甲壳素计，则葡萄糖胺硫酸盐（复合盐）原料成本可为13.0万/吨，工厂价约16.0万/吨，售价19～20万/吨，以年产50吨产品计，利税可达150万元以上。若生产厂自己生产甲壳素，可明显降低原料成本，则经济效益更为可观。

该产品可用作食品添加剂，特别是面食产品（面包类产品）发酵的中和剂，也可作为痛风病人缓解痛风病痛的药剂，以前是用湿法合成，产率低、时间长、纯度不高，我们现研究用微波“湿一固相”合成方法在10~30 分钟内（视反应物量多少）在微波加热条件下快速合成得到所需的产品，产率高、纯度也高、时间短，可大大提高生产率和降低成本。生产中无三废排放属清洁工艺。

目前用于空气过滤的净化材料，主要以丙纶、涤纶纤维无纺布为主，其微观结构是以直径为50~100nm 、长 10~20µm 的纤维组成多孔的纤维薄膜。对空气中悬浮颗粒（包含 PM2.5）的过滤净化主要是通过多层纤维进行阻隔，存在着过滤性能与透气性相矛盾的问题，且无法有效解决。本项目采 用涂装技术将多孔矿物材料、矿物纤维材料与 ePTFE 纤维进行了复合，在多孔纤维的结点上担载了一定量多孔矿物或矿物纤维作为吸附活性中心，制备出具有吸附功能的纤维过滤材料，可实现对微细、 超微细颗粒过滤的同时产生吸附作用，这样即使存在较大的孔隙也能产生良好的净化作用，可有效解 决过滤性能与透气性相矛盾的问题。经过检测，本项目所制备的样品对空气中微细、超微细颗粒（以PM2.5 为例）具有很强的去除功能，且透气性良好。