機械學院專欄《科苑·星壇》第四期準時啟航！本期將為大家介紹張鵬飛教授。張教授在微流控液滴噴印、單細胞分選打印、體外多級微組織單細胞級制造等方面取得了多項成果。本期將為本科生提供“無標記微滴智能分選噴印”小微項目。期待同學們的加入，在微觀世界中精準構筑生命與材料的未來！
01 個人簡介
張鵬飛，北航機械學院微機電系統工程系教授，博導，國家級青年人才。于2012年7月和2017年7月分別獲得北京航空航天大學學士和博士學位，2017年11月至2022年9月在加州大學舊金山分校Abate實驗室進行博士后研究，2022年9月入職北航機械學院。主要從事微流控、單細胞打印技術和智能原位打印技術等研究，重點解決單細胞級制造和精準原位制造等領域中的挑戰與難題。主持國家自然科學基金面上/青年項目、科技委人才基金項目、國家重點研發計劃課題和昌平區青年人才項目等項目。代表性研究成果以第一或通訊作者發表在Nature、Advanced Materials、Advanced Functional Materials和Trends in Biotechnology等高水平期刊上。曾提出并研發了微流控單細胞分選打印技術，入選2020年生物設計與制造領域高影響力文章；提出微流控單細胞微滴高速、多材料精準噴印方法，多次入選微流控權威期刊Lab on a Chip封面，并受邀在Cell 系列Trends in Biotechnology撰寫微流控液滴打印前瞻綜述；首次提出及闡述單細胞級制造概念，入選權威期刊Advanced Functional Materials卷首圖重點推薦；發現并揭示豬籠草口緣液體連續定向輸送新現象，發表中國機械工程學科首篇Nature論文，在微創手術器械表界面濕滑仿生防粘理論及設計制造方面取得原始突破。
02 學術成果
1)微流控高精度液滴噴印技術
針對傳統液滴微流控打印精度低、材料單一等問題，提出以超疏水限域液滴噴射方法，進一步提升了液滴打印精度，實現了目前微流控液滴打印的最高精度3 μm；提出微流控芯片流道浸潤圖案化工藝，實現微流控打印頭內的多級乳液可控生成，通過實時檢測與介電泳分選實現了空氣中的多材料乳液液滴按需分選打印（圖1）。
圖1 超浸潤限域微滴噴射打印技術
2)單細胞分選高速高精打印技術
單細胞是人體組織器官的基本構成單元，針對傳統生物打印技術不能穩定可控打印單細胞的技術瓶頸，提出了微流控分選打印單細胞概念（圖2），發明了氣流中的單細胞介電泳分選技術，在毫米級微流控芯片上實現打印頭的設計制造，相較于傳統打印技術大幅度提高了單細胞打印位置精度和打印速度，打印精度達到10 μm，打印速度達到100 Hz。
圖2 微流控單細胞分選打印原理
3)體外多級微組織單細胞級制造
多細胞微組織能在體外模擬人體疾病，是高通量藥物篩選的理想載體。針對傳統細胞打印制造多細胞微組織均一性不足、可重復性差等問題，建立逐細胞打印制造單細胞級細胞陣列、二維細胞圖案及三維異質微組織的工藝方法，體外構建了能夠模擬人體肝纖維化的微組織疾病模型，實現了多級微組織的單細胞級精準制造（圖3）。
圖3 單細胞級多級微組織逐細胞打印制造
03 項目介紹
1)項目簡介
無標記微滴智能分選噴印
微滴噴印技術在曲面圖形制造、微納結構制造和生物分析等方面應用廣泛。現有微滴噴印技術在智能化、多材料等方面存在局限性。本項目旨在通過微尺度液滴噴射控制、多能場耦合行為調控和智能化的分選決策等實現無標記高通量的智能微滴噴印，拓展微滴噴印的能力和應用場景。
2)所需能力
微納制造基本知識
信號處理和數據分析
團隊協作能力
實驗操作能力
3)相關事項
項目周期：6~12個月
所需人數：1~3名本科生
4)聯系方式
電子郵箱：zhangpf@buaa.edu.cn
04 老師寄語
希望同學們：
腳踏實地，學習知識
仰望星空，探索未來
興趣引路，走出特色
