《单工艺和低成本的光纤制造方法可简易生产》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2020-09-15
  • 来自University of Campinas的物理研究所研究员和教授Cristiano Cordeiro开发出一种制造光纤的新方法,这种方法比传统工艺更快、更简单、更便宜。Cordeiro说,这个过程大致类似于用于生产意大利面的挤压法,在可延展得材料上施加压力,迫使它穿过模具,以此来产生具有适当内部结构的光纤。
    “传统工艺需要非常大和昂贵的设备, 这个制备过程也需要将近一周的时间完成。我们的工艺可以用钳台式设备完成,价格会至少会便宜100倍。从原料到最终产品不到一个小时完成。这将使更多的研究人员和实验室能够生产自己的光纤,” Cordeiro说,“当然,这一切都完成的更加严格和精确。”Cordeiro说传统的工艺需要额外的步骤和复杂的设备,比如拉丝塔。首先要生产预成型的部件,这是直径在 2 到 10 厘米之间的光纤的放大版本。光纤结构由拉丝塔以高度控制的方式进行加热和拉制。Cordeiro 说:“我们的方法简化了工艺流程,这大大降低了成本。整个过程是从聚合物颗粒开始到最后成品光纤的单一连续过程。”
    这项技术可以制造全固体光纤,其中光纤核心具有较高折射率。另外还可以制造具有一组纵向通孔的微结构光纤,这增强了对光学性能的控制,并增加了更多的功能。这些功能包括能够在空气通道中以低能量损耗来引导光束。研究人员使用钛模具来制造微观结构。
    “为了简化光纤的制造,我们运用的设备和技术更加经济实惠而且容易获取。这得益于 3D 打印的普及。”Cordeiro 说,“唯一需要的设备是紧凑的卧式挤压机,类似于用于 3D 打印生产灯丝的设备。它的大小与微波炉类似,但是比拉丝塔要便宜的多。固态钛模具以及通孔放置在挤压机的出口。”
    由于光纤复杂的内部结构,研究人员利用3D打印机通过增材制造技术生产了这个模具。3D打印的专业公司可以提供增材制造服务;生产纤维所需的唯一设备是卧式挤压机。
    这种新方法是Cordeiro 在澳大利亚University of Adelaide的研究实习期间研发出来的。这项研究得到了Sao Paulo Research Foundation的奖学金的支持以及与Heike Ebendorff-Heidepriem的合作研究。

相关报告
  • 《CAR-T制造工艺的优化升级》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2018-05-10
    • 诺华公司的Kymriah以及吉利德公司的Yescarta是全球首批上市的CAR-T疗法,目前全球有多项CAR-T疗法正在申报中。与任何治疗一样,CAR-T疗法的主要挑战不仅在于安全性和有效性,还在于创建可行的商业供应链。CAR-T开发商不仅要克服安全性和有效性的障碍以通过监管部门审批,还须证明能够应对与制造相关的复杂性,并将这种个性化、时间敏感型的疗法应用至更广泛的患者群体。CAR-T制造工艺的优化是实现这些目标的关键环节之一。 CAR-T细胞制造是一个非常复杂的过程,制造难、成本高已经成为了行业发展的瓶颈问题。目前,吉利德和诺华公司均采用的是集中生产模式,首先在医院中提取患者的T细胞,然后将这些细胞运送至制造中心,在制造中心对T细胞进行基因工程设计,最后将设计后的T细胞运回医院回输至患者体内。然而,无论使用何种制造模式,成功的CAR-T细胞制造都依赖于端到端流程的优化能力,包括工作流程的简化、产能规划以及生产的可扩展性等等。传统的制造工艺以及传统设备已经不能满足行业发展需求,自动化、全封闭的新一代制造工艺是未来趋势。 随着CAR-T制造工业的发展,目前市场上已经有一些解决方案供CAR-T开发商选择,例如博雅控股集团旗下的CAR-TXpress™、美天旎的CliniMACS Prodigy™以及GE公司的FlexFactory™等,这些平台受到了整个行业的关注,业内人士也对它们充满了期待。 一个典型的CAR-T疗法流程主要分为分离、修饰、扩增、回输以及监控五个步骤。在新兴细胞治疗领域,高效分离目标细胞是细胞制品生产和质量控制的基础。传统制造工艺中,细胞分离分选常常采用Ficoll密度梯度分离法和磁珠分离法。据了解,在CAR-T制造工艺升级的道路上,CAR-TXpress™平台采用基于不同细胞组分的不同密度系数进行物理分离的X-LAB™系统以及全新的专利浮力分离法(BACS)来取代传统的Ficoll密度梯度分离法和磁珠分离法;以及采用X-Wash™系统取代了传统的离心细胞收集手段,以避免细胞清洗的数目和活力的损失。 5月初,国际细胞治疗协会(ISCT)2018年年会公布了创新浮力法细胞分选系统X-BACS™以及X-Wash™系统的最新性能数据,CAR-T细胞制造工艺的优化升级首次以数字形式呈现,有助于人们了解CAR-T制造工业的发展。 X-BACS™是一种基于浮力的细胞分选方法,将目标细胞从细胞混合物分离出来。该方法使用抗体特异性来分选细胞,使用CD3抗体在混合物中标记T细胞,并使用靶向标记T细胞的微泡从混合物中分离CD3+T细胞。 分别采用Ficoll-Hypaque和X-LAB™系统来分离MNC(单个核细胞),并采用BACS技术对这两份MNC进行CD3+T细胞分选。试验结果显示,Ficoll法制备的那份MNC经分离所得CD3+的回收率均值为83.5%,活率均值为96.3%,纯度均值为95.1% ,而X-LAB?系统制备的那份MNC经分离所得CD3+的回收率均值为89.0%, 活率均值为98.3%,纯度均值为97.3%。 简而言之,X-LAB™ 系统分离MNC后用BACS技术分选CD3+的效果优于Ficoll法分离MNC后用BACS技术分选CD3+。浮力法细胞分选系统X-BACS™可以分离获得高纯度(95%)T细胞群,且确保回收率高达85%,细胞存活率高达95%以上。该方法用标准实验室设备即可简单操作完成。 一直以来,细胞产品,如造血干细胞,在低于-135°C环境下进行为期数十年的冻存,皆采用冷冻保护剂二甲亚砜(DMSO)。虽然复苏后的细胞产品活率较高,但DMSO被认为是引发细胞回输不良反应的潜在原因,清洗已复苏细胞产品去除DMSO和细胞裂解物可以减轻某些移植并发症。X-Wash™系统法是一种简单快速清洗复苏后可回输细胞产品的方法,能够高效去除已复苏细胞产品中的DMSO,有核细胞回收率高于85%,且基本不会失活,整个过程耗时不超过1小时,并且这种方法采用标准实验室设备简单操作就能完成。 在试验中,根据供应商的操作说明将购买的健康成人冻存组织进行复苏,在已复苏产品中添加复苏清洗溶剂(含2.5%HSA、 5%葡萄聚糖以及20g/mL脱氧核糖核酸酶的生理盐水),再将样本转移至转移袋中(此步骤非必选)。将样本转移至X-Wash?系统一次性处理套件中。离心后,以正压去除废液,再以负压添加新溶剂。经最后一遍离心,细胞被收集至回收仓,溶于事先注入仓中的溶剂。试验结果显示,X-Wash™系统清洗所获CD45+细胞的总量和活率平均值分别为96.0%和93.7%;所获CD3+细胞的总量和活率平均值分别为96.3% 和92.4%。 对比发现,新一代制造工艺在细胞回收率、活性等性能上取得了显著的优化。目前,新一代CAR-T制造工艺诸如CAR-TXpress™平台融入了全新元素,不仅提高了细胞回收率等数据性能,还能够实现操作过程的自动化,避免了传统人工操作不可预期的可变性,降低制造成本、增加产品的一致性、提高运营效率、降低运营变量,有助于实现整个制造过程的标准化。
  • 《无溶剂工艺改善锂离子电池制造》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-05-24
    • 美国伍斯特理工学院(WPI)研究团队开发了一种无溶剂工艺来制造锂离子电池电极,这种电极比目前市场上的电极更环保、更便宜、充电更快,这一进步可改善电动汽车电池的制造。研究成果发表在《焦耳》杂志上。 目前的锂离子电池充电太慢,制造商通常使用易燃、有毒和昂贵的溶剂,这增加了生产时间和成本。而无溶剂制造工艺可生产出20分钟内充电到78%容量的电极,其不需要溶剂、浆料和较长的生产时间,解决了以上缺点。 研究团队开发的干印制造工艺,避免了使用浆料和传统生产方法制造电极时所需的有毒溶剂,同时缩短了干燥时间。WPI机械与材料工程系教授王岩表示,新工艺可扩大规模,将电极制造成本降低至少15%,同时还生产出充电速度更快的电极。 商用锂离子电池电极通常通过将活性材料、导电添加剂、聚合物和有机溶剂混合制成浆料,该浆料粘贴到金属基板上,在烤箱中干燥,然后切成碎片用于电池,溶剂则通过蒸馏回收。 相比之下,新工艺涉及将带电的干粉混合在一起,以便它们在喷涂到金属基材上时会黏附,然后干涂电极被加热和用滚筒压缩。团队报告称,跳过传统的干燥和溶剂回收过程,估计可将电池制造的能源使用量减少47%。 长期以来,王岩团队一直专注于改进锂离子电池并减少它们产生的废物。电极研制工作得到了美国能源部、美国先进电池联盟公司和马萨诸塞州清洁能源中心资助。WPI已经就王岩团队开发的制造技术提交了专利申请。 锂离子电池的研发其实可追溯到20世纪70年代,但直到电动汽车、智能手机、平板电脑的普及,锂离子电池才得到真正推广。锂离子电池的优势显而易见:高电压、长寿命和低自放电率,这些都支撑了它如今的“地位”,但其制造技术也面临着多种挑战,譬如,提高能量密度、进一步延长寿命、降低成本,以及最重要的——提高安全性能。随着类似本文中新工艺的不断出现,锂离子电池未来将会拥有更广阔的应用前景,并且在能源领域的作用将会越来越重要。