劉天慶(大連理工大學研究生院教授)

劉天慶，男，博士，大連理工大學化工學院教授、博士生導師。

基本介紹

• 中文名：劉天慶
• 畢業院校：大連理工大學
• 學位/學歷：博士
• 專業方向：化學工程、生物醫學工程
• 任職院校：大連理工大學

人物經歷

教育經歷

1974.9-1977.6大連二十二中學

1985.9-1988.8大連理工大學化學工程博士

1982.9-1985.8大連工學院化學工程碩士

1978.9-1985.8大連工學院無機化工學士

工作經歷

1998.7至今大連理工大學教授

1991.7-1998.6大連理工大學副教授

1988.9-1991.6大連理工大學講師

社會兼職

2012.7-2018.12編委(國際組織工程雜誌)

2010.1-2011.12首席專家/首席執行編委(中國組織工程研究與臨床康複雜志)

2009.6-2010.10專刊編輯(亞太化學工程學報)

2012.7-2014.12編委(國際組織工程雜誌)

2012.7-2016.12編委(國際組織工程雜誌)

2012.7至今編委(國際組織工程雜誌)

2007.3-2008.12首席專家/首席執行編委(中國組織工程研究與臨床康複雜志)

研究方向

• 溫度回響型納米錐超疏水表面調控細菌粘附和生物垢形成的研究: 採用陽極氧化耦合熱壓成型技術在聚合物基底上製備納米錐結構，並將PNIPAAm接枝到納米錐表面，從而構建出溫度回響型納米錐超疏水表面。研究螢光假單胞菌等細菌在該表面上粘附、被納米錐穿破細胞壁、以及被殺滅細菌的細胞碎片在變溫後脫離壁面等動態過程，揭示過程的物理本質和機理，給出能夠穿破細菌細胞壁的適宜納米錐結構參數，最終實現長期抑制細菌粘附及生物垢形成的目標。
  
• 幹細胞擴增和分化控制及工程組織的大規模培養：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。
  
• 超疏水表面微納結構與實現高效滴狀冷凝關係的研究：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製備各種微納二階層粗糙結構，採用AFM 及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。
  

感興趣研究領域：

（1）微納米結構材料的製備與套用

（2）微/納米尺度的傳遞過程及其強化
（3）新型生物反應器技術及其套用
（4）幹細胞和工程組織的大規模培養
（5）三維條件下幹細胞擴增與分化控制
（6）細胞在生物材料表面粘附與脫附
（7）生物材料表面有害生物膜的形成機理與預防
（8）水系統微生物垢及鈣鎂沉積垢的形成與預防

學術成果

研究課題

1）溫度回響型納米錐超疏水表面調控細菌粘附和生物垢形成的研究

細菌在固體材料上的粘附及隨後形成的生物垢對於材料的有效使用及相關過程均有極大危害，控制細菌粘附和預防生物垢是多個學科交叉領域的重要研究內容。本項目擬採用陽極氧化耦合熱壓成型技術及纖維拉伸法分別在聚合物和玻璃基底上製備納米錐結構，並將PNIPAAm接枝到納米錐表面，從而構建出溫度回響型納米錐超疏水表面。研究螢光假單胞菌等細菌在該表面上粘附、被納米錐穿破細胞壁、以及被殺滅細菌的細胞碎片在變溫後脫離壁面等動態過程；建立細胞壁與納米錐間的界面自由能表達式，研究該界面能梯度作為納米錐穿破細胞壁推動力的正確、合理性；進而建立納米錐滅菌過程的判據方程並求解，揭示過程的物理本質和機理，給出能夠穿破細菌細胞壁的適宜納米錐結構參數；最終實現長期抑制細菌粘附及生物垢形成的目標。本項目提出的利用溫度回響納米錐表面調控細菌粘附和預防生物垢的方法屬於物理的、環境友好的技術手段，為控制細菌粘附及生物垢生成提供了新思路。

2）超疏水表面微納結構與實現高效滴狀冷凝關係的研究
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。

3）幹細胞擴增和分化控制及工程組織的大規模培養
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。

科研項目

溫度回響型納米錐超疏水表面調控細菌粘附和生物垢形成的研究, 國家自然科學基金項目, 2016/08/17, 進行

幹細胞在溫敏性支架內三維動態培養與收穫, 國家自然科學基金項目, 2011/09/25, 完成

超疏水表面是否有利於滴狀冷凝傳熱的研究, 國家自然科學基金項目, 2008/09/25-2011/12/31, 完成

臍帶血乾/祖細胞體外共培養模式與培養效果的機理研究, 國家自然科學基金項目, 2006/09/25-2009/12/31, 完成

表面納米形貌與滴狀冷凝初始液滴形成關係的研究, 2019/03/25-2019/03/25, 結題

水系統中微生物和碳酸鈣混合垢生成動態行為的研究, 2019/03/25-2019/03/25, 結題

發表論文

在國內外學術刊物和重要學術會議上發表論文200餘篇，其中被SCI/EI/ISTP收錄100餘篇；其代表論文有：

[1]Ning, Yu,Song, Xuedan,Zhang, Heming,Liu, Tianqing,Hao, Ce.The oxygen sensing mechanism of a triphenylamine-based cyclometalated platinum(II) complex[J],JOURNAL OF LUMINESCENCE,2019,208:46-50

[2]Yu Zhang,Lili Jiang,Tiezheng Zheng,Li Sha,Jianzhuang Wang,Haichao Dong,Kedong Song,Tianqing Liu.Development of decellularized meniscus extracellular matrix and gelatin/chitosan scaffolds for meniscus tissue engineering[J],Bio-medical materials and engineering,2019,30(2):125-132

[3]Li Liying,Chen Yongzhi,Wang Yiwei,Shi Fangxin,Nie Yi,Liu Tianqing,Song Kedong.Effects of concentration variation on the physical properties of alginate-based substrates and cell behavior in culture[J],International journal of biological macromolecules,2019,128:184-195

[4]Li, Wenfang,Song, Kedong,Hu, Xueyan,Yang, Shuaitao,Wang, Shuping,Zhang, Chenghong,Wang, Hai,Cheng, Yuen Yee,Wang, Yiwei,Liu, Tianqing.A novel tissue-engineered 3D tumor model for anti-cancer drug discovery[J],BIOFABRICATION,2019,11(1)

[5]Ning, Yu,Song, Xuedan,Zhang, Heming,Liu, Tianqing,Hao, Ce.The oxygen sensing mechanism of a trifluoromethyl-substituted cyclometalated platinum(II) complex[J],COMPUTATIONAL AND THEORETICAL CHEMISTRY,2018,1145:1-5

[6]Wang, Shuping,Guan, Shui,Li, Wenfang,Ge, Dan,Xu, Jianqiang,Sun, Changkai,Liu, Tianqing,Ma, Xuehu.3D culture of neural stem cells within conductive PEDOT layer-assembled chitosan/gelatin scaffolds for neural tissue engineering[J],MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS,2018,93:890-901

[7]Li, Wenfang,Hu, Xueyan,Wang, Shuping,Wang, Hai,Parungao, Roxanne,Wang, Yiwei,Liu, Tianqing,Song, Kedong.Detection and Evaluation of Anti-Cancer Efficiency of Astragalus Polysaccharide Via a Tissue Engineered Tumor Model[J],MACROMOLECULAR BIOSCIENCE,2018,18(11)

[8]Li, Liying,Song, Kedong,Chen, Yongzhi,Wang, Yiwei,Shi, Fangxin,Nie, Yi,Liu, Tianqing.Design and Biophysical Characterization of Poly (L-Lactic) Acid Microcarriers with and without Modification of Chitosan and Nanohydroxyapatite[J],POLYMERS,2018,10(10)

[9]Li, Yanjie,Li, Xiangqin,Liu, Tianqing,Song, Weiguo.Analysis of meniscus beneath metastable droplets and wetting transition on micro/nano textured surfaces[J],CHINESE PHYSICS B,2018,27(8)

[10]Xu Chao,Guan Shui,Wang Bo,Wang Shuping,Wang Yuxin,Sun Changkai,Ma Xuehu,Liu Tianqing.Synthesis of protocatechuic acid grafted chitosan copolymer: Structure characterization and in vitro neuroprotective potential.[J],International journal of biological macromolecules,2018,109:1-11

[11]宋克東,秦帥,盧延國,田佳鑫,Wang Yiwei,劉天慶.Numerical Simulation for Distribution and Mass Transfer of Nutrient Substance within Microbeads in Different Culture Systems[A],MSO2018,2018

[12]宋克東,李麗穎,李文芳,胡雪岩,劉天慶.Fabrication and development of artificial osteochondral constructs based on cancellous bone/chitosan-gelatin hydrogel hybrid Scaffold. [A],10th World Congress and Expo on Cell & Stem Cell Research,2018

[13]宋克東,李麗穎,李文芳,胡雪岩,劉天慶.Ex Vivo Expansion of Hematopoietic Stem/Progenitor Cells supported by Microencapsulated Osteoblasts under a Hypoxia environment.[A],10th World Congress and Expo on Cell & Stem Cell Research,2018

[14]宋克東,李麗穎,Wang Yiwei,聶毅,劉天慶.Design and modification of poly (L-lactic) acid microcarriers and their biocompatibility for MC3T3-E1 cells culture[A],IUPESM2018,2018

[15]宋克東,李麗穎,胡雪岩,Wang Yiwei,劉天慶.Influence of copolymer grafting density on cell adhesion performance onto surface of a novel thermosensitive chitosan membrane[A],IUPESM2018,2018

[16]宋克東,李文芳,Wang Yiwei,聶毅,劉天慶.Anti-tumor potential of astragalus polysaccharides on breast cancer cell line mediated by macrophage activation[A],IUPESM2018,2018

[17]李麗穎,宋克東,陳涌智,劉天慶.基於物理摻雜與表面修飾設計與表征聚乳酸基微載體[A],2018全國儀器科學、光學工程生物醫學工程博士生學術論壇,2018

[18]李文芳,胡雪岩,宋克東,劉天慶.基於脫細胞基質的新型3D腫瘤模型的構建及評估[A],李文芳，胡雪岩，宋克東*，劉天慶. ，2018全國儀器科學、光學工程生物醫學工程博士生學術論壇,2018

[19]胡雪岩,宋克東,李文芳,李麗穎,劉天慶.梯度骨軟骨複合物的體外構建與生物相容性檢測[A],2018全國儀器科學、光學工程生物醫學工程博士生學術論壇,2018

[20]Xu, Chao,Guan, Shui,Wang, Shuping,Gong, Weitao,Liu, Tianqing,Ma, Xuehu,Sun, Changkai.Biodegradable and electroconductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/carboxymethyl chitosan hydrogels for neural tissue engineering.[J],Materials science & engineering. C, Materials for biological applications,2018,84:32-43

發明專利

申請及獲得國家發明專利12項，其代表有：

旋轉式細胞培養系統

一種三維條件下擴增造血幹細胞的方法

一種三維動態條件下擴增骨髓間充質幹細胞的方法

原兒茶酸在促進神經幹細胞體外增殖及誘導分化方面的用途

一種冷凍保存神經幹細胞的方法

一種利用固定化酵母細胞與滲透蒸發膜耦合連續發酵葡萄糖木糖的方法

消除生物組織玻璃化法保存低溫斷裂的兩步降溫方法

一種低氧條件下微囊化成骨細胞支持和調控造血乾/祖細胞體外擴增的方法

一種明膠-殼聚糖-透明質酸-硫酸肝素複合三維支架及其製備方法

基於微流控技術的兩步構建三維神經幹細胞模型的方法

著作成果

化學工程與工藝實驗教程