朱婉玉

摘要：生物工程在近現(xiàn)代發(fā)展迅速，給社會(huì)各行各業(yè)都帶來了深遠(yuǎn)的影響，逐漸成為未來的四大研究學(xué)科之一。生物工程檢測(cè)技術(shù)作為生物工程發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)也受到越來越多的重視，其發(fā)展前景也不容小視。本文結(jié)合社會(huì)需求和生物工程技術(shù)的發(fā)展對(duì)生物工程檢測(cè)技術(shù)的需求及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討分析，供各位同行參考指正。

關(guān)鍵詞：生物工程；檢測(cè)技術(shù)；需求；發(fā)展趨勢(shì)

生物學(xué)是跟生命研究息息相關(guān)的學(xué)科，是整個(gè)社會(huì)關(guān)注和研究的重點(diǎn)。早期的生物科學(xué)由于受到認(rèn)知的局限性，僅停留在描述階段，直到19世紀(jì)，隨著“進(jìn)化論”以及“細(xì)胞學(xué)說”的誕生，才標(biāo)志著生物科學(xué)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)研究的階段。當(dāng)發(fā)展到20世紀(jì)初時(shí)，“基因?qū)W說”開始進(jìn)入主流，使生物學(xué)正是成為了現(xiàn)代自然科學(xué)。近些年，由于數(shù)學(xué)、物力、化學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，生物學(xué)也迎來了發(fā)展的春天，在各個(gè)研究領(lǐng)域都有所突破，而且隨著其研究的不斷深入，未來的發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)難以預(yù)測(cè)的程度，就跟20實(shí)際50年代的人很難想象計(jì)算機(jī)技術(shù)將給現(xiàn)代人的生活造成革命性影響一樣。因此，人們有理由相信，當(dāng)生物學(xué)逐漸發(fā)展成熟時(shí)，其技術(shù)應(yīng)用必將遍布我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)方面。而生物工程檢測(cè)技術(shù)作為生物工程發(fā)展的一個(gè)重要分支，在分子生物學(xué)領(lǐng)域必將有著很高的需求和廣泛的應(yīng)用前景。

一、生物工程對(duì)檢測(cè)技術(shù)的需求

DNA分子重組技術(shù)在近些年發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，促使人們對(duì)現(xiàn)代生物工程的科學(xué)技術(shù)的研究發(fā)展由原來的實(shí)驗(yàn)科學(xué)逐漸轉(zhuǎn)變成精確定量的科學(xué)，同時(shí)由于現(xiàn)代生物工程技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，整個(gè)行業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)化過程中的質(zhì)量控制、標(biāo)準(zhǔn)制定、監(jiān)測(cè)等方面都有著越來越高的要求。生物工程檢測(cè)技術(shù)貫穿生物工程的上游、中游和下游，整個(gè)生物工程研究領(lǐng)域?qū)ζ溆兄鴱V泛的需求，其質(zhì)量發(fā)展的高低也直接影響著現(xiàn)代生物工程技術(shù)的發(fā)展和影響深度。

1.波譜檢測(cè)分析技術(shù)的運(yùn)用

檢測(cè)技術(shù)覆蓋生物工程的各個(gè)方面，比如生物大分子（核酸、蛋白質(zhì)）的研究，原生質(zhì)物質(zhì)濃度、含量以及結(jié)構(gòu)變化等的觀察測(cè)定，還有各種生命過程中能量的傳遞跟吸收等?，F(xiàn)在比較常用的檢查技術(shù)有拉曼光譜、紅外光譜、紫外-可見光譜等。但是，由于活性生物體的光譜具有動(dòng)態(tài)的性能，而且在生物領(lǐng)域很難找到具有標(biāo)準(zhǔn)特性的物質(zhì)，傳統(tǒng)的量值溯源技術(shù)無法滿足生物學(xué)研究的發(fā)展需求。因此，在現(xiàn)代研究領(lǐng)域?qū)ι锕こ虣z測(cè)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)探討是相當(dāng)重要且必要的。同時(shí)，由于組成生物的大分子的結(jié)構(gòu)功能變化迅速而且時(shí)間差異大，對(duì)檢測(cè)技術(shù)設(shè)備的時(shí)間分辨量級(jí)要求劇增，目前需要達(dá)到皮秒甚至是飛秒的水平，也就是10-12s或10-15s。因此，整個(gè)研究領(lǐng)域要對(duì)時(shí)間頻率計(jì)量技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。電子順磁共振技術(shù)通過利用未成對(duì)電子在磁場(chǎng)力的作用下能夠吸收電磁波能量從而使電子發(fā)生能級(jí)間躍遷的特征，對(duì)順磁性物質(zhì)加強(qiáng)了分析檢測(cè)。未成對(duì)電子存在于很多生物大分子里面，比如細(xì)胞在新陳代謝過程中產(chǎn)生的中間體，酶促反應(yīng)中的中間體等，這些物質(zhì)都相當(dāng)適合通過電子順磁共振技術(shù)來進(jìn)行相關(guān)研究。核磁共振技術(shù)是進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)分析的重要工具，現(xiàn)階段已經(jīng)在生物膜、藥物研究等方面有了廣泛應(yīng)用。上述兩種非光譜分析的檢測(cè)技術(shù)涉及放射性、和電磁等方面，如果沒有高靈敏度熱分析儀器的出現(xiàn)，其應(yīng)用發(fā)展也是具有局限性的。因此，開展熱分析技術(shù)研究可以促進(jìn)生物工程的發(fā)展。在實(shí)際操作過程中，無論是核酸電泳還是蛋白質(zhì)電泳，他們都是已知分子量的參照物，表面上看，已經(jīng)有了量值溯源的標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際上這種標(biāo)準(zhǔn)的可靠性還有待進(jìn)一步研究確定。這就引申出采用質(zhì)樸分析法來研究分子質(zhì)量的量值溯源標(biāo)準(zhǔn)問題。在生物工程研究領(lǐng)域，被研究檢測(cè)的對(duì)象一般是有生命的活體物質(zhì)，其整個(gè)過程需要在常溫、常壓、沒有污染和破壞的適合生命生存的環(huán)境下進(jìn)行，這進(jìn)一步促進(jìn)了光譜檢測(cè)技術(shù)和電磁輻射技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并主導(dǎo)了研究的方向。

2.生物化工過程的參數(shù)檢測(cè)

生物化工技術(shù)是一種集生物技術(shù)、現(xiàn)代化工技術(shù)、在線控制和參數(shù)檢測(cè)等多種技術(shù)于一體的新型工程技術(shù)，在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中有著舉足輕重的作用，能夠增加生物技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度，同時(shí)還能夠提高生物工程技術(shù)產(chǎn)品的質(zhì)量。但由于技術(shù)的局限性，生物化工技術(shù)也成為了生物工程產(chǎn)業(yè)化路上的一個(gè)瓶頸。在生物化學(xué)工程開發(fā)過程中，基本的內(nèi)容是利用細(xì)胞或者酶作為催化劑生產(chǎn)生物產(chǎn)品，要想實(shí)現(xiàn)這一目的，需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行定量、定性的描述，在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行有效控制，確保其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。開發(fā)系統(tǒng)是生物反應(yīng)過程的特征之一，生物從外界獲取物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞里面，通過自身的生化反應(yīng)獲得需要的能源，然后通過新陳代謝把廢棄物排出。過程檢查技術(shù)可以對(duì)這一過程中的各種信息進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)分析，得到反映細(xì)胞變化的各種信息。工業(yè)領(lǐng)域培養(yǎng)細(xì)胞一般是分批進(jìn)行的，各種參數(shù)隨著細(xì)胞的生長代謝不斷發(fā)生變化，需要在計(jì)算機(jī)的幫助下對(duì)過程進(jìn)行全方面的跟蹤控制，并且將所有檢查數(shù)據(jù)通過二次儀表顯示出來，需要的時(shí)候還可以傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行后期分析處理。一般情況下，計(jì)算機(jī)生物反應(yīng)系統(tǒng)包含信號(hào)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)控制和工藝研究相結(jié)合三部分。在進(jìn)行生物培養(yǎng)的時(shí)候，可以通過前面獲得的各項(xiàng)參數(shù)分析出有關(guān)的信息，這些信息就構(gòu)成了間接參數(shù)，這些間接參數(shù)能夠有效的反應(yīng)細(xì)胞的生理特性，更加有利于細(xì)胞培養(yǎng)工作的開展。

二、生物工程檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

生物工程是一把雙刃劍，雖然其研究能給社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到相當(dāng)重要的促進(jìn)作用，但一旦出現(xiàn)問題，其后果也是不可估量的，因此，世界上的大多數(shù)國家在生物工程研究方面都比較“謹(jǐn)小慎微”，屬于處著摸著石頭過河的狀態(tài)。造成這種狀況的原因比較多。但根本原因還是生物工程具有自身的特殊性--跟人的生命安全、社會(huì)倫理道德密切相關(guān)。在未來，那些能使生物工程檢測(cè)技術(shù)要有所突破，取得大跨度的發(fā)展的技術(shù)，就逐漸成為各國研究的重點(diǎn)和生物學(xué)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

1.檢測(cè)技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化

DNA 重組技術(shù)現(xiàn)在已近基本處于比較成熟的狀態(tài)，但重組之后長生什么樣的影響還是及其不確定的，需要在大規(guī)模實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行長期的跟蹤觀察、研究，并進(jìn)行總結(jié)和安全評(píng)價(jià)。就算實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示重組技術(shù)完美，后續(xù)危害幾乎沒有，那也存在著立法方面的問題，只有立法了，這項(xiàng)技術(shù)才能正式廣泛的應(yīng)用。在立法過程中，有很多的單位、概念需要有嚴(yán)格的界定。因此，生物工程檢測(cè)技術(shù)在發(fā)展過程中要不斷標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，使整個(gè)研究領(lǐng)域形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，利于立法和技術(shù)的交流應(yīng)用。

2.檢測(cè)技術(shù)的多元化發(fā)展

社會(huì)在進(jìn)步，生物工程技術(shù)的發(fā)展也是瞬息萬變的，生物工程檢測(cè)技術(shù)也要在自身方面尋求突破，向多元化發(fā)展。在滿足傳統(tǒng)檢測(cè)需求的基礎(chǔ)上，隨時(shí)迎接新的技術(shù)突破和變革，力爭(zhēng)跟生物工程技術(shù)的發(fā)展同步。

3.檢測(cè)技術(shù)的多領(lǐng)域滲透

現(xiàn)在，很多檢測(cè)技術(shù)都處于比較成熟的狀態(tài)，其應(yīng)用是相對(duì)安全和穩(wěn)定的，因此，科研人員要大膽突破，加強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)向其他行業(yè)的擴(kuò)展?jié)B透，既能增加其社會(huì)價(jià)值，又能在應(yīng)用的過程中尋求突破，在發(fā)展中求生存，在應(yīng)用中擴(kuò)展市場(chǎng)，進(jìn)一步促進(jìn)生物工程檢測(cè)技術(shù)的商業(yè)化。將技術(shù)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)力、創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值。

結(jié)束語

生物工程作為一個(gè)極具影響力和創(chuàng)造力的學(xué)科越來越受到各個(gè)國家和科研機(jī)構(gòu)的重視，但因?yàn)槠涮厥庑?，在研究發(fā)展的過程中還比較拘謹(jǐn)。生物工程檢測(cè)技術(shù)作為其安全及質(zhì)量的保障，也應(yīng)該受到重視，要加強(qiáng)相關(guān)應(yīng)用研究，確保滿足生物工程技術(shù)的發(fā)展需求，確保將生物工程技術(shù)及時(shí)安全有效的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]李致勛.現(xiàn)代生物工程技術(shù)簡介[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2018，01（06）：16-22.

（作者單位：天津科技大學(xué)）