#深学笃用天津行动# 【为“3D”打印技术“焊”上缺口】前不久，天津大桥焊材集团有限公司与天津大学合作研发出了用3D打印制造海洋装备关键结构部件所需要的专用丝材，填补国内外在该领域的空白，拓展了3D打印技术在高端制造市场的应用范围。
无独有偶。今年7月，企业研发的碳钢焊材已用于建设海上钻井平台，打破西方国家材料垄断，成功实现国产化替代；企业正在研发国家西气东输工程能源装备使用的焊材……这些项目不仅正在改变人们对大桥焊材集团仅生产焊材的固有印象，也表明焊材这个传统制造业正步入工业4.0时代。https://t.cn/A6x6syut
无独有偶。今年7月，企业研发的碳钢焊材已用于建设海上钻井平台，打破西方国家材料垄断，成功实现国产化替代；企业正在研发国家西气东输工程能源装备使用的焊材……这些项目不仅正在改变人们对大桥焊材集团仅生产焊材的固有印象，也表明焊材这个传统制造业正步入工业4.0时代。https://t.cn/A6x6syut
#CAUC直播间##研究生的日常#
2021年11月11日，第五期“导师面对面”活动如期举行。因为人数的增加还临时更换了教室，大家聚在北教15的107的大教室里，学到了一堂别开生面的课程。
本期我们有幸邀请到了王涛老师，为我们带来有关激光增材制造相关知识的讲解。王老师本、硕、博均毕业于天津大学，作为天津市“131”创新型人才，中国民航大学蓝天青年学者，多次赴美交流访学，学术功底扎实，在激光增材制造、数字化制造等领域深耕多年，对一些问题有着自己独到的见解。
本次活动主要分为两部分，首先王老师跟大家分享了他们课题组相关研究方向和前沿动态，组内一部分读博同学的近况，其中不乏到清华大学、伦敦大学女王学院读博的师兄，一下子就勾起了大家的好奇心。
随后王老师系统性讲解了关于激光增材制造的相关知识，包括激光发生原理的理论发展，激光器的发展历史，再到激光增材制造与传统减材制造的区别，侃侃而谈，如数家珍。
最后就是激光增材制造在航空航天、机械制造制造、部件修复和性能改善等领域的应用实例，可以看出不管是材料加工还是性能提升方面，激光技术具备环保、工时短、费用低的优势，未来市场应用前景广泛，更振奋人心的是武汉锐科与深圳创鑫等一批国产设备厂家的发展，让我们能够摆脱被国外“卡脖子”的困境。
分享结束后的交流环节，同学们积极踊跃向王老师提问，有关于喷涂的，电弧增材的，甚至还有关于光刻机技术，其中最让人印象深刻的除了王老师渊博知识，对同学们提出的各种问题一一予以解答外，还有王老师的踏实治学态度，在关于有同学提出光刻机技术瓶颈的问题上，王老师就很明确表示，虽然自己科研方向是和激光器有关，但对光刻机了解不多，只能从产业链层面加以分析，正所谓“知之为知之，不知为不知，是知也”，讲的就是像王老师这样的人。 https://t.cn/8sgnoWi
2021年11月11日，第五期“导师面对面”活动如期举行。因为人数的增加还临时更换了教室，大家聚在北教15的107的大教室里，学到了一堂别开生面的课程。
本期我们有幸邀请到了王涛老师，为我们带来有关激光增材制造相关知识的讲解。王老师本、硕、博均毕业于天津大学，作为天津市“131”创新型人才，中国民航大学蓝天青年学者，多次赴美交流访学，学术功底扎实，在激光增材制造、数字化制造等领域深耕多年，对一些问题有着自己独到的见解。
本次活动主要分为两部分，首先王老师跟大家分享了他们课题组相关研究方向和前沿动态，组内一部分读博同学的近况，其中不乏到清华大学、伦敦大学女王学院读博的师兄，一下子就勾起了大家的好奇心。
随后王老师系统性讲解了关于激光增材制造的相关知识，包括激光发生原理的理论发展，激光器的发展历史，再到激光增材制造与传统减材制造的区别，侃侃而谈，如数家珍。
最后就是激光增材制造在航空航天、机械制造制造、部件修复和性能改善等领域的应用实例，可以看出不管是材料加工还是性能提升方面，激光技术具备环保、工时短、费用低的优势，未来市场应用前景广泛，更振奋人心的是武汉锐科与深圳创鑫等一批国产设备厂家的发展，让我们能够摆脱被国外“卡脖子”的困境。
分享结束后的交流环节，同学们积极踊跃向王老师提问，有关于喷涂的，电弧增材的，甚至还有关于光刻机技术，其中最让人印象深刻的除了王老师渊博知识，对同学们提出的各种问题一一予以解答外，还有王老师的踏实治学态度，在关于有同学提出光刻机技术瓶颈的问题上，王老师就很明确表示，虽然自己科研方向是和激光器有关，但对光刻机了解不多，只能从产业链层面加以分析，正所谓“知之为知之，不知为不知，是知也”，讲的就是像王老师这样的人。 https://t.cn/8sgnoWi
中药材料学：把药材身量变小疗效放大
中药纳米材料与传统中药相比，具有更明确的药物成分，更高的抗菌和抗病毒活性，更准确的药物靶点和更好的治疗效果。
——吴水林 天津大学材料科学与工程学院教授
中草药在我国有着几千年的悠久历史，其独特药效在世界医学界占有重要地位。但传统中草药化学成分复杂，其提取物的药理数据和药物靶点不明确，治疗效率和生物安全性有待进一步提高，这些都制约了中草药的广泛使用和发展。
近日，天津大学材料科学与工程学院吴水林教授团队首次提出中药材料学的概念，通过材料学方法将中草药处理成一种纳米级生物功能材料，这种材料通过特定机制根除病毒和细菌病原体，达到治疗病毒细菌混合肺炎的目的。该项研究成果在线发表于国际期刊《物质》上。
中草药和材料科学碰撞出火花
材料在不同尺度上能展现出不同的物质特性。纳米技术能使人们对物质的认识和改造延伸至分子和原子水平。
过去的20多年，纳米技术飞速发展。随着纳米技术的科学价值逐渐被认识以及纳米材料制造技术的不断完善，纳米技术在中草药领域中的研究也受到越来越多的关注。
吴水林团队提出的中药材料学就是利用材料学方法，将中草药处理成一种纳米级生物功能材料，以增强和改善传统中药在各项疾病中的治疗效果。
“这次研究选取了不同种类的中国茶作为中药原料，将其制备合成为粒径约3纳米的天然茶纳米点。”吴水林解释说，“我们采用溶剂热方法，在80摄氏度的特定温度和1.6个标准大气压的条件下，经过6小时反应，让破碎后的茶叶中的8种儿茶素分子通过氢键、π-π作用力、范德华力相互作用，组装形成粒径约3纳米的纳米团簇。随后，通过高速离心和透析等纯化操作，得到高纯度的茶纳米点。”
除了上述方法，目前还可通过纳米造粒、纳米载药等制备路径获得中药纳米材料。
纳米造粒主要基于物理方法，对中草药有效部位进行造粒，让颗粒达到纳米水平。纳米造粒的普遍方法有喷雾干燥法和高能球磨法。喷雾干燥法使药物提取液形成雾滴，将其快速干燥后得到固体的纳米药物微粒。使用这种纳米造粒技术，不需要粉碎，可直接得到小粒径的药物微粒；高能球磨法又称机械化学法，是一种制备超细材料的重要方法。它靠磨机的转动或振动使介质对药物进行强烈物理撞击、研磨和搅拌，把药物粉碎成纳米级粒子。
纳米载药则是将物质在纳米尺度时产生的一系列的理化性质，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸和协同效应等，应用于中草药的负载和传输，形成的一种新的载药体系。纳米载药具有较高的载药量和包封率、可控的粒径分布、较长的体内循环时间等优势。目前，研究人员通常采用聚合纳米粒和脂质纳米粒作为载体，将中草药溶解、包埋或吸附于纳米粒表面。
中药纳米材料药理数据和靶点更明确
“在此项工作中，中药纳米材料与传统中药相比，具有更明确的药物成分，更高的抗菌和抗病毒活性，更准确的药物靶点和更好的治疗效果。”吴水林表示。
吴水林团队通过制备茶纳米点，发现其具有很好的抗菌和抗病毒效果之后，又深入地发掘了其抗菌和抗病毒机制。
首先，研究团队探讨了茶纳米点针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗菌机制。茶纳米点会随着时间的推移慢慢地大量聚集在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌表面，通过影响该菌的氨基酸代谢并破坏其菌膜结构，达到杀灭细菌的目的。
同时，该团队还研究了茶纳米点针对H1N1流感病毒的抗病毒机制。吴水林介绍，茶纳米点能与H1N1流感病毒的神经氨酸酶活性位点形成密集的氢键网络，此氢键网络能够有效抑制H1N1病毒的活性，从而起到杀灭病毒的作用。
此外，该研究团队还通过药物配伍筛选发现茶纳米点和与其分子结构相近的中药成分木犀草素混合后具有很好的协同抗病毒和抗菌效果。由于茶纳米点和木犀草素二者本身都具有很好的抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒功效，在小鼠的病毒细菌混合（H1N1病毒和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）肺炎模型中，采用茶纳米点与木犀草素结合后雾化吸入治疗，实验小鼠死亡率大大降低，比临床报道的疗法表现出更大的优势。
“此次提出的中药材料学策略在一定程度上克服了传统中药存在的问题，通过更明确的药物组成，获得更高纯度的药物活性成分，从而实现了更好的治疗效果，在研究其治疗机制方面，药物作用靶点也会更准确。”吴水林表示，在应用方面，由于中药纳米材料具有高效的抗菌、抗病毒、抗炎活性，除了该研究涉及的致死性细菌—病毒混合性肺炎治疗外，在其他细菌和病毒性感染疾病的治疗上也有很多潜在应用待挖掘，例如细菌性伤口感染、细菌性败血症、流感病毒型感冒、乙肝、疱疹等。
中药材料学发展还需进行原创性探索
吴水林表示，由于中草药及其提取物的化学成分非常复杂，因此很难明确其药理数据和药物靶点。此外，其治疗效率和生物安全性也有待进一步提高。因此，研发具有更明确的药物成分、更好的治疗效果和更准确的药物靶点的中药纳米材料具有重要意义。
中药纳米材料研发最主要的难点在于制备方法的开发，即如何通过现有纳米技术实现中药材中有效成分的纳米级别可控合成。而要实现中药纳米材料的产业化，制备方法也面临着更多挑战，包括制备方法的工业化大规模生产问题、合成中药纳米材料的纯度和产量问题、中药纳米材料的临床人体实验安全性和疗效问题等。
“未来，中药材料学发展还需要进一步在中药纳米材料的制备方法上进行原创性探索。”吴水林表示，开发出具有一定普适性的技术，规范制备工艺、制定质量标准，为不同种类中草药的纳米材料提供合成指导。同时，需要全面深入地研究在纳米尺度下中草药的药效学、药理学和毒理学等问题，在生物安全性和治疗效果评估上，围绕临床应用开展人体实验评估。
来源：科技日报
中药纳米材料与传统中药相比，具有更明确的药物成分，更高的抗菌和抗病毒活性，更准确的药物靶点和更好的治疗效果。
——吴水林 天津大学材料科学与工程学院教授
中草药在我国有着几千年的悠久历史，其独特药效在世界医学界占有重要地位。但传统中草药化学成分复杂，其提取物的药理数据和药物靶点不明确，治疗效率和生物安全性有待进一步提高，这些都制约了中草药的广泛使用和发展。
近日，天津大学材料科学与工程学院吴水林教授团队首次提出中药材料学的概念，通过材料学方法将中草药处理成一种纳米级生物功能材料，这种材料通过特定机制根除病毒和细菌病原体，达到治疗病毒细菌混合肺炎的目的。该项研究成果在线发表于国际期刊《物质》上。
中草药和材料科学碰撞出火花
材料在不同尺度上能展现出不同的物质特性。纳米技术能使人们对物质的认识和改造延伸至分子和原子水平。
过去的20多年，纳米技术飞速发展。随着纳米技术的科学价值逐渐被认识以及纳米材料制造技术的不断完善，纳米技术在中草药领域中的研究也受到越来越多的关注。
吴水林团队提出的中药材料学就是利用材料学方法，将中草药处理成一种纳米级生物功能材料，以增强和改善传统中药在各项疾病中的治疗效果。
“这次研究选取了不同种类的中国茶作为中药原料，将其制备合成为粒径约3纳米的天然茶纳米点。”吴水林解释说，“我们采用溶剂热方法，在80摄氏度的特定温度和1.6个标准大气压的条件下，经过6小时反应，让破碎后的茶叶中的8种儿茶素分子通过氢键、π-π作用力、范德华力相互作用，组装形成粒径约3纳米的纳米团簇。随后，通过高速离心和透析等纯化操作，得到高纯度的茶纳米点。”
除了上述方法，目前还可通过纳米造粒、纳米载药等制备路径获得中药纳米材料。
纳米造粒主要基于物理方法，对中草药有效部位进行造粒，让颗粒达到纳米水平。纳米造粒的普遍方法有喷雾干燥法和高能球磨法。喷雾干燥法使药物提取液形成雾滴，将其快速干燥后得到固体的纳米药物微粒。使用这种纳米造粒技术，不需要粉碎，可直接得到小粒径的药物微粒；高能球磨法又称机械化学法，是一种制备超细材料的重要方法。它靠磨机的转动或振动使介质对药物进行强烈物理撞击、研磨和搅拌，把药物粉碎成纳米级粒子。
纳米载药则是将物质在纳米尺度时产生的一系列的理化性质，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸和协同效应等，应用于中草药的负载和传输，形成的一种新的载药体系。纳米载药具有较高的载药量和包封率、可控的粒径分布、较长的体内循环时间等优势。目前，研究人员通常采用聚合纳米粒和脂质纳米粒作为载体，将中草药溶解、包埋或吸附于纳米粒表面。
中药纳米材料药理数据和靶点更明确
“在此项工作中，中药纳米材料与传统中药相比，具有更明确的药物成分，更高的抗菌和抗病毒活性，更准确的药物靶点和更好的治疗效果。”吴水林表示。
吴水林团队通过制备茶纳米点，发现其具有很好的抗菌和抗病毒效果之后，又深入地发掘了其抗菌和抗病毒机制。
首先，研究团队探讨了茶纳米点针对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗菌机制。茶纳米点会随着时间的推移慢慢地大量聚集在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌表面，通过影响该菌的氨基酸代谢并破坏其菌膜结构，达到杀灭细菌的目的。
同时，该团队还研究了茶纳米点针对H1N1流感病毒的抗病毒机制。吴水林介绍，茶纳米点能与H1N1流感病毒的神经氨酸酶活性位点形成密集的氢键网络，此氢键网络能够有效抑制H1N1病毒的活性，从而起到杀灭病毒的作用。
此外，该研究团队还通过药物配伍筛选发现茶纳米点和与其分子结构相近的中药成分木犀草素混合后具有很好的协同抗病毒和抗菌效果。由于茶纳米点和木犀草素二者本身都具有很好的抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒功效，在小鼠的病毒细菌混合（H1N1病毒和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）肺炎模型中，采用茶纳米点与木犀草素结合后雾化吸入治疗，实验小鼠死亡率大大降低，比临床报道的疗法表现出更大的优势。
“此次提出的中药材料学策略在一定程度上克服了传统中药存在的问题，通过更明确的药物组成，获得更高纯度的药物活性成分，从而实现了更好的治疗效果，在研究其治疗机制方面，药物作用靶点也会更准确。”吴水林表示，在应用方面，由于中药纳米材料具有高效的抗菌、抗病毒、抗炎活性，除了该研究涉及的致死性细菌—病毒混合性肺炎治疗外，在其他细菌和病毒性感染疾病的治疗上也有很多潜在应用待挖掘，例如细菌性伤口感染、细菌性败血症、流感病毒型感冒、乙肝、疱疹等。
中药材料学发展还需进行原创性探索
吴水林表示，由于中草药及其提取物的化学成分非常复杂，因此很难明确其药理数据和药物靶点。此外，其治疗效率和生物安全性也有待进一步提高。因此，研发具有更明确的药物成分、更好的治疗效果和更准确的药物靶点的中药纳米材料具有重要意义。
中药纳米材料研发最主要的难点在于制备方法的开发，即如何通过现有纳米技术实现中药材中有效成分的纳米级别可控合成。而要实现中药纳米材料的产业化，制备方法也面临着更多挑战，包括制备方法的工业化大规模生产问题、合成中药纳米材料的纯度和产量问题、中药纳米材料的临床人体实验安全性和疗效问题等。
“未来，中药材料学发展还需要进一步在中药纳米材料的制备方法上进行原创性探索。”吴水林表示，开发出具有一定普适性的技术，规范制备工艺、制定质量标准，为不同种类中草药的纳米材料提供合成指导。同时，需要全面深入地研究在纳米尺度下中草药的药效学、药理学和毒理学等问题，在生物安全性和治疗效果评估上，围绕临床应用开展人体实验评估。
来源：科技日报
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