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【摘 要】 随着新材料科学、环境科学、生命科学等学科的快速发展,生物工程中检测技术也随之进入到了一个全新的高速发展期。本文对生物工程中检测技术的需求和发展趋势进行了详细了分析。
【关键词】 生物工程;检测技术;需求;发展趋势
一、前言
生物检测技术基于自身独特的优势,在各方面已取得了可观的成绩,发展前景极为广阔。随着生物技术的快速发展,生物检测方法将会不断的完善和补充。相信,在不久的将来,生物检测技术在各领域中将会得到越来越广泛的应用。
二、促使现代生物工程技术产生和迅速发展的关键因素
1953年,Watson和Crick发现了DNA双螺旋结构,奠定了现代分子生物学的基础。1972年美国斯坦福大学的学者,首先在体外进行了DNA改造的研究,他们成功地构建第一个体外重组的人工DNA分子。1973年,美国加利福尼亚大学旧金山分校的Herber Boyer教授和斯坦福大学的Stanley Cohen教授共同完成了一项著名的实验,从而获得了具有两个复制起始位点的新DNA组合,这是人类历史上第一次有目的基因重组的尝试,成功地进行了无性繁殖,完成了DNA体外重组和扩增的全过程。虽然这两位科学家在这次实验中没有涉及到任何有用的基因,但是他们还是敏锐地意识到了这一实验重大意义。并据此提出了基因克隆或DNA重组策略。
DNA重组技术使得生物技术过程中生物转化这个环节的优化过程变得更为有效。DNA重组技术还可以简化许多有用化合物和大分子的生产过程.大大简化了新药的开发和检测系统。可以说,DNA重组技术在很大程度上得益于分子生物学、细胞遗传学和核酸酶学等领域的发展;反过来DNA重组技术的逐步成熟和发展对生命科学的许多其他领域都产生了革命性的影响,这些领域包括生物行为学、发育生物学、分子进化学、细胞生物学和遗传学等 而受DNA重组技术的影响最为深刻的生物技术领域,迅速完成了从传统生物技术向现代生物技术的 跃转变。从原来的一项鲜为人知的传统产业跃而成为代表着2l世纪的发展方向、具有远大的前景的新兴学科和产业。
三、常见的几种生物检测技术
1.免疫技术
在生物检测过程中,免疫技术作为其中主要的内容之一,它的应用主要是对食品的蛋白子结构和化学性质等方面问题进行分析,从而使得食品质量安全得到保障。这种检测技术在实际应用的过程中,不仅有着极强的特异性和灵敏度,还有着良好的再现性,让食品质量检测工作的有效性得到进一步的提高。目前,我们在食品检验过程中免疫技术的应用手段主要有放射免疫法、电脉法以及沉淀反应法等。
2.生物酶技术
我们在食品检验当中,生物酶技术的运用主要是对食品的结构和性质进行分辨,从而对食品中存在的有害物质的含量进行检测,这样不仅有效的保障了食品的安全性,还给有利于我国社会经济的健康发展。而且生物酶技术在食品检验的过程中,其准确性和灵敏性也比较强,这就使得食品简要的效果得到进一步的提高。
3.PCR技术
所谓的PCR技术也被人们称之为聚合酶连反应技术,它在实际应用的过程中,主要是对身为体的制定基因进行分析,从而对物质的结构和性质的判断。最初前,在对PCR技术进行使用的过程中,主要是应用在基因克隆和转基因方面,来对其中物质的微量和精度方面进行控制。而且隨着科学技术的不断发展,人们也在对其应用范围进行不断的拓展,这就使得PCR技术的应用范围得到了进一步的扩大。
4.生物芯片
生物芯片技术是一种食品检验中最适用的高新技术,其工作原理是通过光导原位合成或者微量点样,将大量的生物分子在载体表面进行有序地固化,形成密集的二维分子排列,进而与已标记的待测样品分子进行杂交,然后通过特定的仪器对杂交分子的信号强度进行快速、高效的测定,通过分析确定样品中品靶分子的含量。
5.生物传感器技术
生物传感器是一种新型的生物检测技术,该技术的工作原理是通过选用良好的活性物质,如酶、抗体、抗原、DNA等进行处理作为分子识别元件,当这种分子识 别元件与待测物进行特异性结合后,会产生光、热等复合物,经由信号转换器来传播信息并放大输出,进而得到相应的检测结果。生物传感器具有显著的优势,主要体现在灵敏度高、特异性强、使用微量、操作简便、检测速度快等方面,具有广阔的发展前景。
6.核酸探针技术
核酸探针技术又称基因探针技术或核酸分子杂交技术,对不同的基因链可以进行敏感的鉴别。对来源不同的两条核酸链所含的互补碱基序列,能够通过特异性的结合而成为分子杂交链。根据这一特性,可以将可识别的标记加到已知的DNA或RNA片段上,形成探针,可以对未知样品中是否具有相同的序列进行检测。目前, 核酸探针技术已经在进出口动植物及其产品的检验方面得到广泛应用,多用于常见的致病菌和毒素菌的检验,尤其是产肠毒素性大肠杆菌的检测。
四、关于生物工程计量测试及检测技术
1.有关生物工程领域研究发展上的特殊性
尽管世界上许多国家在大力发展生物工程,但都处于一个“谨小慎微”的状态造成这种状态的原因有许多,但根本原因是由于生物工程具有特殊性.目前生物检验领域总体发展格局是:安全性有赖于检测规范化和标准化的进展;检测技术向快速、多样性发展;生物检验技术运用同时向许多领域渗透,并逐渐形成产业化和商业化。
(一)安全性有赖于检测规范化和标准化的进展
DNA重组技术是基本成熟了,但产生的后果有待于长期的跟踪研究,进行安全性评价,这里面存在一个立法的问题。当然在对生物技术立法的过程中,会有许多生物概念、单位必需量化和界定,因此有关生物工程产品安全性的检测规范化和标准化进展,涉及到生物计量检测技术的研究。
(二)检测技术向快速、多样性发展 在生物工程领域中,计量及检测应向快速和多样性方向发展,如目前的生物芯片的荧光检测有许多种技术方案、设备和仪器,同时发展着快速检测方法。正因为如此,有关量值统一的标准的研究显得十分重要。
(三)生物工程技术运用同时向许多领域渗透,并逐渐形成产业化和商业化
由于DNA重组技术基本成熟并容易掌握,于是新的研究方向、新的应用被不断发明、发现,形成快速、发散性发展。随着生物工程技术向产业化和商业化发展,作为促进和保障产业化、商业化发展的计量测试、标准溯源和质量控制体系,已逐渐成为生物工程技术发展和运用的基础和依据。
2.有关在生物工程领域开展计量测试技术研究的意义
由于现代生物工程的快速发展以及发展上的特殊性,世界各国的计量标准研究部门都展开了相应的跟踪研究。美国国家标准技术研究院NIST的生物工程处在NIST的测量和数据的基础上,为生物技术产业发展提供了生物工程技术商业化的测量基础,其中包括为生产生物化学产品提供可靠的测量技术、数据以及质量控制体系。为了保证生物工程产业化和其他企业、研究单位的需求,该处建立了包含各种长期的基础研究和工程技术研究的科研计划,可以保持测量方法、标准参比物质和数据库的先进性和适时性。生物工程处的生物技术研究工作缩短了NIST科学家与产业单位、大学以及有关生物工程的政府机关之间的距离,增进了了解。為了有效地掌握该处的研究发展方向,该处科学家参加各种有关生物工程、生物技术商业化、产业化的基础研究和工程技术研究的会议,以便掌握第一手信息,掌握正确的研究方向和保持专题小组的研究水平。由于积极参与有关生物工程发展活动,该处与国家科学技术委员会生物技术分会建立了紧密的联系,并参与了有关生物技术研究计划以及研究资金分配决策工作。
五、结束语
综上所述,生物工程中检测技术的应用也是逐步成熟起来的,各种技术都由于受到其方法和生物材料的限制,都会存在一定的局限性,所以我们仍需增加对其研究力度,只有生物工程中检测技术提高了,人们的身体健康得到保障,才能促进整个社会的和谐发展
参考文献:
[1] ]刘在平,张松林.斑马鱼在环境检测领域中的应用[J].环境监控与预警.2010(02):50-54.
[2] 李秋芬,杜春梅.现代生物技术在海洋环境保护中的应用[J].山东环境.2011(05):145-146.
【关键词】 生物工程;检测技术;需求;发展趋势
一、前言
生物检测技术基于自身独特的优势,在各方面已取得了可观的成绩,发展前景极为广阔。随着生物技术的快速发展,生物检测方法将会不断的完善和补充。相信,在不久的将来,生物检测技术在各领域中将会得到越来越广泛的应用。
二、促使现代生物工程技术产生和迅速发展的关键因素
1953年,Watson和Crick发现了DNA双螺旋结构,奠定了现代分子生物学的基础。1972年美国斯坦福大学的学者,首先在体外进行了DNA改造的研究,他们成功地构建第一个体外重组的人工DNA分子。1973年,美国加利福尼亚大学旧金山分校的Herber Boyer教授和斯坦福大学的Stanley Cohen教授共同完成了一项著名的实验,从而获得了具有两个复制起始位点的新DNA组合,这是人类历史上第一次有目的基因重组的尝试,成功地进行了无性繁殖,完成了DNA体外重组和扩增的全过程。虽然这两位科学家在这次实验中没有涉及到任何有用的基因,但是他们还是敏锐地意识到了这一实验重大意义。并据此提出了基因克隆或DNA重组策略。
DNA重组技术使得生物技术过程中生物转化这个环节的优化过程变得更为有效。DNA重组技术还可以简化许多有用化合物和大分子的生产过程.大大简化了新药的开发和检测系统。可以说,DNA重组技术在很大程度上得益于分子生物学、细胞遗传学和核酸酶学等领域的发展;反过来DNA重组技术的逐步成熟和发展对生命科学的许多其他领域都产生了革命性的影响,这些领域包括生物行为学、发育生物学、分子进化学、细胞生物学和遗传学等 而受DNA重组技术的影响最为深刻的生物技术领域,迅速完成了从传统生物技术向现代生物技术的 跃转变。从原来的一项鲜为人知的传统产业跃而成为代表着2l世纪的发展方向、具有远大的前景的新兴学科和产业。
三、常见的几种生物检测技术
1.免疫技术
在生物检测过程中,免疫技术作为其中主要的内容之一,它的应用主要是对食品的蛋白子结构和化学性质等方面问题进行分析,从而使得食品质量安全得到保障。这种检测技术在实际应用的过程中,不仅有着极强的特异性和灵敏度,还有着良好的再现性,让食品质量检测工作的有效性得到进一步的提高。目前,我们在食品检验过程中免疫技术的应用手段主要有放射免疫法、电脉法以及沉淀反应法等。
2.生物酶技术
我们在食品检验当中,生物酶技术的运用主要是对食品的结构和性质进行分辨,从而对食品中存在的有害物质的含量进行检测,这样不仅有效的保障了食品的安全性,还给有利于我国社会经济的健康发展。而且生物酶技术在食品检验的过程中,其准确性和灵敏性也比较强,这就使得食品简要的效果得到进一步的提高。
3.PCR技术
所谓的PCR技术也被人们称之为聚合酶连反应技术,它在实际应用的过程中,主要是对身为体的制定基因进行分析,从而对物质的结构和性质的判断。最初前,在对PCR技术进行使用的过程中,主要是应用在基因克隆和转基因方面,来对其中物质的微量和精度方面进行控制。而且隨着科学技术的不断发展,人们也在对其应用范围进行不断的拓展,这就使得PCR技术的应用范围得到了进一步的扩大。
4.生物芯片
生物芯片技术是一种食品检验中最适用的高新技术,其工作原理是通过光导原位合成或者微量点样,将大量的生物分子在载体表面进行有序地固化,形成密集的二维分子排列,进而与已标记的待测样品分子进行杂交,然后通过特定的仪器对杂交分子的信号强度进行快速、高效的测定,通过分析确定样品中品靶分子的含量。
5.生物传感器技术
生物传感器是一种新型的生物检测技术,该技术的工作原理是通过选用良好的活性物质,如酶、抗体、抗原、DNA等进行处理作为分子识别元件,当这种分子识 别元件与待测物进行特异性结合后,会产生光、热等复合物,经由信号转换器来传播信息并放大输出,进而得到相应的检测结果。生物传感器具有显著的优势,主要体现在灵敏度高、特异性强、使用微量、操作简便、检测速度快等方面,具有广阔的发展前景。
6.核酸探针技术
核酸探针技术又称基因探针技术或核酸分子杂交技术,对不同的基因链可以进行敏感的鉴别。对来源不同的两条核酸链所含的互补碱基序列,能够通过特异性的结合而成为分子杂交链。根据这一特性,可以将可识别的标记加到已知的DNA或RNA片段上,形成探针,可以对未知样品中是否具有相同的序列进行检测。目前, 核酸探针技术已经在进出口动植物及其产品的检验方面得到广泛应用,多用于常见的致病菌和毒素菌的检验,尤其是产肠毒素性大肠杆菌的检测。
四、关于生物工程计量测试及检测技术
1.有关生物工程领域研究发展上的特殊性
尽管世界上许多国家在大力发展生物工程,但都处于一个“谨小慎微”的状态造成这种状态的原因有许多,但根本原因是由于生物工程具有特殊性.目前生物检验领域总体发展格局是:安全性有赖于检测规范化和标准化的进展;检测技术向快速、多样性发展;生物检验技术运用同时向许多领域渗透,并逐渐形成产业化和商业化。
(一)安全性有赖于检测规范化和标准化的进展
DNA重组技术是基本成熟了,但产生的后果有待于长期的跟踪研究,进行安全性评价,这里面存在一个立法的问题。当然在对生物技术立法的过程中,会有许多生物概念、单位必需量化和界定,因此有关生物工程产品安全性的检测规范化和标准化进展,涉及到生物计量检测技术的研究。
(二)检测技术向快速、多样性发展 在生物工程领域中,计量及检测应向快速和多样性方向发展,如目前的生物芯片的荧光检测有许多种技术方案、设备和仪器,同时发展着快速检测方法。正因为如此,有关量值统一的标准的研究显得十分重要。
(三)生物工程技术运用同时向许多领域渗透,并逐渐形成产业化和商业化
由于DNA重组技术基本成熟并容易掌握,于是新的研究方向、新的应用被不断发明、发现,形成快速、发散性发展。随着生物工程技术向产业化和商业化发展,作为促进和保障产业化、商业化发展的计量测试、标准溯源和质量控制体系,已逐渐成为生物工程技术发展和运用的基础和依据。
2.有关在生物工程领域开展计量测试技术研究的意义
由于现代生物工程的快速发展以及发展上的特殊性,世界各国的计量标准研究部门都展开了相应的跟踪研究。美国国家标准技术研究院NIST的生物工程处在NIST的测量和数据的基础上,为生物技术产业发展提供了生物工程技术商业化的测量基础,其中包括为生产生物化学产品提供可靠的测量技术、数据以及质量控制体系。为了保证生物工程产业化和其他企业、研究单位的需求,该处建立了包含各种长期的基础研究和工程技术研究的科研计划,可以保持测量方法、标准参比物质和数据库的先进性和适时性。生物工程处的生物技术研究工作缩短了NIST科学家与产业单位、大学以及有关生物工程的政府机关之间的距离,增进了了解。為了有效地掌握该处的研究发展方向,该处科学家参加各种有关生物工程、生物技术商业化、产业化的基础研究和工程技术研究的会议,以便掌握第一手信息,掌握正确的研究方向和保持专题小组的研究水平。由于积极参与有关生物工程发展活动,该处与国家科学技术委员会生物技术分会建立了紧密的联系,并参与了有关生物技术研究计划以及研究资金分配决策工作。
五、结束语
综上所述,生物工程中检测技术的应用也是逐步成熟起来的,各种技术都由于受到其方法和生物材料的限制,都会存在一定的局限性,所以我们仍需增加对其研究力度,只有生物工程中检测技术提高了,人们的身体健康得到保障,才能促进整个社会的和谐发展
参考文献:
[1] ]刘在平,张松林.斑马鱼在环境检测领域中的应用[J].环境监控与预警.2010(02):50-54.
[2] 李秋芬,杜春梅.现代生物技术在海洋环境保护中的应用[J].山东环境.2011(05):145-146.