劉天慶[大連理工大學研究生院教授]

大連理工大學教授,博士生導師,大連理工大學幹細胞與組織工程研究負責人之一。主要從事幹細胞和工程組織在新型生物反應器內的大規模培養;水系統中微生物和碳酸鈣混合垢生成與預防;細胞在納米材料表面的粘附行為;表面納米形貌與滴狀冷凝初始液滴形成關係等方面的研究。社會兼職,中國工程熱物理學會理事,大連理工大學民盟基層委員會委員,民盟1支部組委,大連市西崗區政協常委。

人物經歷

1978-1982:本科生,大連理工大學化工系,獲學士學位。

1982-1985:碩士生,大連理工大學化工系,獲碩士學位。

1985-1988:博士生,大連理工大學化工系,獲博士學位。

主要工作經歷

1988-1991:大連理工大學講師,從事添加劑強化沸騰傳熱研究。

1991-1996:大連理工大學副教授,碩士生導師,從事傳熱表面污垢形成機理及污垢預防技術研究。

1996-1997:英國伯明罕大學化工系訪問學者. 從事奶製品蛋白質受熱變性及生物垢形成與預防研究。

1998-2001:大連理工大學教授,從事表面特性與生物垢形成關係研究以及鈣鎂沉積與生物垢相互作用方面的研究。

2001:英國牛津大學工程科學系訪問教授,進行組織工程及幹細胞調研及相關研究計畫的制定。

2007-2008:英國牛津大學工程科學系訪問教授。

2011:英國曼徹斯特大學生物物理訪問教授。

2002年至今:大連理工大學教授,博士生導師,大連理工大學幹細胞與組織工程研究負責人之一。主要從事幹細胞和工程組織在新型生物反應器內的大規模培養;水系統中微生物和碳酸鈣混合垢生成與預防;細胞在納米材料表面的粘附行為;表面納米形貌與滴狀冷凝初始液滴形成關係等方面的研究。

研究方向

(1)微/納米尺度的傳遞過程及其強化。

(2)新型生物反應器技術及其套用。

(3)幹細胞和工程組織的大規模培養。

(4)三維條件下幹細胞擴增與分化控制。

(5) 細胞在生物材料表面粘附與脫附。

(6)生物材料表面有害生物膜的形成機理與預防。

(7)水系統微生物垢及鈣鎂沉積垢的形成與預防。

主要貢獻

1. 國家自然科學基金項目,幹細胞在溫敏性支架內三維動態培養與收穫。

2. 國家自然科學基金項目,超疏水表面是否有利於滴狀冷凝傳熱的研究。

3. 國家自然科學基金項目,臍帶血乾/祖細胞體外共培養模式與培養效果的機理研究。

4. 國家自然科學基金項目,表面納米形貌與滴狀冷凝初始液滴形成關係的研究。

5. 國家自然科學基金兩個基地建設項目,神經組織工程研究。

6. 教育部科學技術重點項目,細胞及納米材料表面分形與其粘附關係的研究。

7. 遼寧省科學技術基金項目, 新型生物反應器內神經幹細胞的大規模增殖培養研究。

8. 教育部高校骨幹教師基金項目,材料表面性質對細菌生物膜的影響。

9. 國家自然科學基金項目,水系統中微生物和碳酸鈣混合垢生成動態行為的研究。

10. 國家自然科學基金青年基金項目,新型低表面能材料延長固相沉積誘導期的研究。

11. 遼寧省博士啟動基金項目,磁性懸浮床處理工業冷卻水的研究 。

碩博研究方向

1.超疏水表面微納結構與實現高效滴狀冷凝關係的研究(正在招收1-2名博士研究生)

主要研究內容:對超疏水表面上的滴狀冷凝進行理論及實驗兩方面研究。採用微機械加工和電漿刻蝕等方法在鋁、紫銅和不鏽鋼等基材表面製備各種微納二階層粗糙結構,並用氟矽烷等低表面能物質修飾,使蒸氣冷凝形成的液滴在該表面呈穩定的Cassie狀態。採用AFM 和/或STM等技術對表面進行表征及相關分形研究,通過熱力學能量狀態分析闡明液滴狀態與表面微納粗糙結構參數之間的關係,並將表觀接觸角和滾動角與表面微納結構參數和分形維數進行定量關聯,最佳化能夠實現高效滴狀冷凝的超疏水表面的結構參數和相應的製備方法與條件。對超疏水表面上的滴狀冷凝傳熱進行研究,並通過滴狀冷凝傳熱模型進行理論分析。

意義:本研究將普通疏水表面與超疏水表面上的滴狀冷凝問題相結合,在更寬廣的表觀接觸角和滾動角範圍內研究滴狀冷凝傳熱問題,有望使滴狀冷凝的理論和實際套用研究獲得進一步突破。

特色與水平:將納米研究領域的相關技術用於解決傳熱研究領域中的傳統課題是本研究的特色。該研究已經成為國家自然科學基金資助項目,研究成果有望在AIChE或其他高水平刊物上發表。

2.幹細胞擴增和分化控制及工程組織的大規模培養(正在招收1-2名博士生)

主要研究內容:採用各種生物的,化學的或物理的方法,在體外構建模擬體內幹細胞擴增或分化的微環境,研究各種因素對幹細胞擴增或分化的影響。套用化學工程分析反應器內流體流動、傳熱傳質的原理和技術,結合幹細胞及其他組織工程種子細胞在體外生長的適宜條件的要求,設計低剪下力、高傳質速率的新型生物反應器。研究幹細胞及工程組織在生物反應器三維培養條件下的擴增、生長規律和最佳條件,並套用免疫組織化學和分子生物學及動物試驗等方法檢測擴增的幹細胞和工程組織的生物性能。

意義:人體幹細胞來源極為有限,臨床和各類科學研究對幹細胞的需求量很大,必須在體外對幹細胞進行有效的大規模擴增。生物反應器技術是解決幹細胞和工程組織體外大規模培養的最佳方案,而各種幹細胞對剪下力極為敏感,因此,確保生物反應器內的低剪下力和高傳質速率就成為關鍵。我們的研究有望為幹細胞和工程組織器官移植的臨床套用提供數量和質量均有保證的細胞源和組織工程產品,對於提高人類健康水平、減少病人痛苦均具有十分重要的社會、經濟和科學意義。此外,本研究方向對於化學工程學科培養新的學科增長點也具有重要作用。

特色與水平:將化學工程的原理和技術同生物醫學工程研究內容相結合是我們這項研究的特色。目前我們已經獲得國家自然科學基金、遼寧省科學技術基金以及學校985學科建設項目的支持,在神經幹細胞、臍血幹細胞及組織工程骨等方面進行了大量卓有成效的研究。相關論文已經在多種國際刊物上發表,並且多次在國際會議上宣讀。目前我們的合作單位包括英國牛津大學、四川大學華西第一醫院、大連醫科大學和中科院大連化學物理研究所等。

3. 水系統中微生物和碳酸鈣混合垢生成與預防的研究

主要研究內容:以水系統中細菌與碳酸鈣形成的混合垢為研究對象,套用顯微攝像技術研究生物垢及混合垢在各種材料表面上的形成過程和規律,分析混合垢層內細菌與碳酸鈣顆粒的相互作用及混合垢的形成順序。採用三角波電磁場及表面塗層等方法抑制生物垢和混合垢。理論研究方面套用模糊數學和神經網路等模型評價和預測混合垢的結垢量及誘導期等強非線性問題。

意義:污垢,特別是微生物與鈣鎂鹽類沉積形成的混合垢是一個複雜的涉及多學科的問題,目前尚未從根本上得到解決,它仍是化學工程和傳熱研究方面主要未被解決的難題。研究污垢形成的機理並設法減緩和抑制污垢的生長是一個經濟效益、社會效益均十分巨大的研究課題。

特色與水平:線上觀測、記錄流體中的細菌及各類沉積物在固體表面材料上附著並形成混合垢的動態過程是本研究方向的特色。而目前國際上的同行們一般是在實驗結束後,取下實驗段,再到電鏡下進行觀測的離線研究方法,且一般是研究單一垢型。在污垢研究方面,我們已經獲得過二項國家自然科學基金項目,已經發表了14篇學術論文。其中有4篇被SCI收錄,有6篇被EI索引。從1995以來,我們在每二年召開一次的污垢國際會議上均有論文發表,我本人在1997年舉辦的英國污垢與強化傳熱國際會議上做過分會場主席。由我執筆起草的、與英國伯明罕大學Bott博士共同申請的合作項目在英國已得到24萬英鎊的資助。

4.細胞在納米材料表面粘附行為的研究

主要研究內容:套用原子力顯微鏡的印刷與微刻技術以及分子自組裝、陽極氧化和電化學拋光等表面納米加工技術,在材料表面加工出各種納米尺度的表面形貌,研究動物細胞及細菌細胞在納米材料上的粘附行為,通過X射線小角散射和掃描隧道顯微鏡測量材料及細胞表面的分形維數,並將細胞粘附行為與分形維數進行關聯與分析。

意義:細胞在各種人工材料表面上的粘附是組織工程、體內醫用生物材料、動物細胞大規模培養及細菌生物膜形成等眾多生物技術研究領域的基礎研究問題之一。納米表面材料具有使細胞選擇性粘附的功能。在搞清了細胞在納米表面選擇性粘附的機理之後,就可以設計不同的納米表面以增強希望粘附的細胞的粘附進程,也可以抑制不希望粘附的細胞,如細菌在生物材料上的粘附。這項研究對於認識細胞對納米表面的選擇性粘附的機制有重要的意義和作用。

特色與水平:對納米材料表面及細胞表面生物大分子幾何構象作分形研究,利用兩者表面的分形維數來定量關聯細胞的粘附情況,是本研究方向的特色或創新。在此研究方向我們已獲得教育部科學技術重點項目及教育部高校骨幹教師基金的資助,相關論文已在2002北京納米技術國際研討會上宣讀,並在生物醫學工程學雜誌等刊物上發表論文2篇。

出版著作和論文

2005-2006.8
1. Yang Liu, Tianqing Liu, Xiubo Fan, Xuehu Ma, Zhanfeng Cui,Ex Vivo Expansion of Hematopoietic Stem Cells Derived from Umbilical Cord Blood in Rotating Wall Vessel, J Biotechnology, 2006, 124(3), pp592-601. (SCI) IF=2.687(2005)
2. Kedong Song, Zhiming Yang, Tianqing Liu,* Wei Zhi, Xiangqin Li, Fabrication and Detection of Tissue Engineering Bones with Bio-derived Scaffolds in a Rotating Bioreactor, Biotechnol Appl Biochem. 2006 Nov; 45(Pt 2): 65-74. (SCI) IF=1. 89(2005)
3. Song Kedong, Liu Tianqing, Li Xiangqin, Sun Xiangyu, Ge Dan, Ma Xuehu. Three- dimensional Expansion: in Suspension Culture of SD Rat’s in a Rotating Wall Vessel Bioreactor. Biomed & Environment Sci. 2006, in press. (SCI) IF=0.846(2005)
4. Xiangqin Li, Tianqing Liu, Kedong Song, Lisong Yao, Dan Ge, Chunyu Bao, Xuehu Ma, Zhanfeng Cui, Culture of Neural Stem Cells in Calcium Alginate Beads, biotechnology progress, 2006, in press. (SCI) IF=1.985(2005)
5. Ju ZH, Liu TQ, Ma XH, Cui ZF,Numerical simulation of microcarrier motion in a rotating wall vessel bioreactor,BIOMEDICAL AND ENVIRONMENTAL SCIENCES 19 (3): 163-168 JUN 2006。IDS Number: 058WE,ISSN: 0895-3988 (SCI) IF=0.846(2005)
6. Li XQ, Liu TQ, Wang YF, Song KD,The culture and expansion of mesenchymal stem cells in the simulated mesenchymal environment in vitro,TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1049-1049 191 APR 2006. IDS Number: 041YV, ISSN: 1076-3279. (SCI) IF=2.887(2005)
7. Ju ZH, Liu TQ, Ma XH, Cui ZF,Oxygen transport process during the in vitro culture of neural stem cells,TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1049-1049 192 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)
8. Song KD, Liu TQ, Li XQ, Cui ZF, Three-dimensional fabrication of engineered bone in rotating wall vessel bioreactor: Investigation of culture time, TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1081-1082 285 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)
9. Ma XH, Hou Y, Dai MS, Liu TQ, Cui ZF, The research about neural stem cell vitrification, TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1101-1101 346 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)
10. Fan XB, Liu TQ, Liu Y, Bao CY, Sun XY, Ma XH, The investigation of ex vivo expansion of hematopoietic stem/progenitor cells, TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1107-1107 364 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)
11. Liu Y, Fan XB, Liu TQ, Ge D, Ma XH, Cui ZF, Ex vivo expansion of cord blood hematopoietic stem cells supported by rabbit bone marrow mesenchymal stem cells in three-dimensional alginate microbeads, TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1108-1108 368 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)
12. Zhao H, Liu TQ, Song KD, Li XQ, Sun XY, Ma XH, Large-scale expansion of SD rat's osteoblasts in rotating wall hollow fiber membrane bioreactor, TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1109-1109 371 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)
13. Dai MS, Liu TQ, A study of the metabolism parameters of NSCs, TISSUE ENGINEERING 12 (4): 1112-1112 APR 2006. (SCI) IF=2.887(2005)

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們