现代生物技术原理范文篇1

关键词：医学检验；现代分子生物学技术；应用；趋势

目前我国科学技术得到飞速发展，在很大程度上促进了现代医学的发展，其中对现代分子生物学技术的应用也越来越多，而且从某一角度来看，现代分子生物学技术对医学的持续发展具有不可替代的重要作用。从整体上来看，基因克隆技术等现代分子生物学技术的出现，已经开始极大的影响到了现代医学发展，并随着逐步完成的基因测序工作，也很好的解决了原先一直得不到解决的难题。在逐步进入到后基因时代后，在生物学界也逐渐开始广泛的应用数理科学，这为生物学发展提供了新的方向，同时也为应用分子诊断技术提供可能。因此分子生物学技术在现代医学中的作用已经十分显著，在医学检验中可以加强对现代分子生物学技术的有效应用，这对多种疾病的有效诊断与治疗都具有重要的意义和作用。

一、现代分子生物学技术在医学检验中的应用

（一）分子生物传感器

分子生物传感器作为一种固定的化学、生物技术，具体指的是在换能器上固定好相应的动植物组织、微生物、细胞、受体、核酸、蛋白、抗原、抗体、酶等生物识别元件，如果待测物在检测过程中会与生物识别元件之间生产特异性反应，那么换能器就能够输出相关的反应结果，也可以检测到一定的光信号和电信号等，进而实现对待测物进行定量、定性分析，得到检验结果。目前在体液中核酸、小分子有机物、微量蛋白等多种物质检测中都已经广泛的应用分子生物传感器，能够为多种疾病的临床分析和诊断提供有价值的参考依据。在Skladal等人的研究结果中显示，压电传感器在经过寡核苷酸探针修饰后对血清中的HCV（丙型肝炎病毒）进行检测，并对其DNA的PCR（聚合酶链式反应）扩增以及结构转录过程进行实时监测，整个过程用时比较短，一般都可以控制在10min左右，而且这一检测装置还能够重复使用。

（二）分子生物芯片技术

随着科学技术的持续发展，人们对各种疾病的认识水平和程度都不断加深，再加上不断改进和优化的分子生物学，原先传统的医学检验技术已经不能很好的适应当前社会对全面、准确、快速、微量等检验要求。分子生物芯片技术作为一种新型检验手段，指的是在支持物上固定好大量的探针分子，固定好后与标记样品之间进行反应或杂交，然后根据自动化仪器检测到的反应或杂交信号来对样品中靶分子数量进行判断。另外就病原菌检测来说，目前已经完成了大部分病毒、细菌的基因组测序工作，并根据每种微生物的特殊基因制成具有代表性的一张芯片。这样一来，就看将可检测标本中有无病原体基因表达以及相关情况进行反转录，就能够有效的对患者感染和感染病源宿主、进程反应进行综合判断。

（三）分子生物纳米技术

目前在临床中用来检验生物活性物质的方法种类比较多，其中最基础、最关键的技术主要是以抗体为基础，这也是应用范围最广的一种检验技术比如当前在各种异生质以及生物活性物质检测中已经成功的应用了免疫分析联合磁性修饰技术。在纳米磁表面固定一定的特异性抗原或抗体，以化学发光物质、荧光染料、放射性同位素、酶等物质作为检测基础，相较于传统微量滴定板技术来说，该技术具有灵敏、快速、简单等多方面优势。在VanHelden等人的研究结果中显示，将快速、高效的化学发光免疫测定技术联合与抗体连接的纳米磁性微球组成自动检测系统，目前已经在HIV-1和HIV-2检测中得到成功应用.另外目前也已经建立了在人胰岛素检测中应用的全自动夹心法免疫测定技术，其中也需要借助碱性磷酸酶标记二抗、蛋白纳米磁性微粒复合物以及抗体。

（四）分子蛋白组学

随着相关人们对分子蛋白质组学的深入研究，目前已经获得了一定的成果，但是从整体上来说，部分结论还是存在着相互矛盾、众说纷纭等缺陷与不足，比如在以SELDI-TOF-MS（表面增强激光解析离子化--飞行时间质谱技术）为代表的蛋白质组学技术中不能很好的体现出部分具有代表性的肿瘤标志物。导致这一现象出现的原因主要包括以下几个方面：一是该技术自身就存在限制性，如重复性、敏感性，而且在具体检测过程中检测设备在确认每一峰值蛋白的时候都会存在一定的局限性；二是在选择对照组和实验组的时候是否合理，如果选择不合理的话，就会出现某一蛋白组模式反映的仅仅只是代谢紊乱、炎症反应或者是肿瘤的特异性；三是就不同的实验室结果来说，其标本处理过程差异、结果可比性等都难以确认。因此，如果在医学检验中需要加强对分子蛋白组学的广泛应用，深入解决这些问题尤为重要，也只有这样才能够在医学检验中将SELDI-TOF-MS技术的革命性作用充分发挥出来。

二、在医学检验中分子生物学技术的应用发展趋势

就在医学检验中分子生物学技术的应用发展趋势来说，主要体现在以下两个方面：一方面是定量PCR，另一方面是实现PCR的全自动化。比如通过对集检验与扩增为一体的一次性试验卡的应用，就能够很好的处理PCR污染的问题，或者是还可以推广和普及从制备到检测标本整个过程的相应自动化仪器以及全封闭系统，这对PCE交叉污染问题的有效解决具有重要意义和作用。目前在临床科研中，除了对PCR增强研究力度，同时也加强了对Q复制酶扩增系统、3SR（自限序列扩增系统）、TAS（转录扩增系统）、SDA（链置换扩增系统）、LCR（连接酶反应）等体外基因扩增技术的应用。另外人们也逐渐开始更加关注分子生物学技术的质量控制以及标准化两个方面，尤其是卫生部颁布、推广的PCR实验室管理办法，在很大程度上促进了PCR技术的健康发展。

结语：总的来说，随着不断成熟和完善的基因克隆技术以及基因测序工作，目前我国已经逐步进入后基因时代，现代分子生物学技术在各个行业和领域中的作用越来越重要，尤其是对于医学检验来说，通过应用现代分子生物学技术，不仅仅能够更加快速、准确的获得疾病检验结果，为患者疾病的确诊提供有价值的参考依据，同时也大大节省了医疗资源，对我国医疗事业的持续发展具有积极的促进作用。

参考文献：

[1]分子生物学技术在医学检验中的应用进展[J].王海英.当代医学.2011（06）

[2]现代分子生物学技术在医学检验中的应用[J].李鹏.临床和实验医学杂志.2007（03）

[3]为21世纪中国检验医学事业崛起而奋斗——写于本刊更名之际[J].杨振华.中华检验医学杂志.2000（01）

[4]四年制医学检验技术专业的培养目标及教学的思考[J].陈婷梅，尹一兵，冯文莉，涂植光.中国高等医学教育.2014（08）

[5]医学检验创新人才培养模式的构建与实践[J].张继瑜，王前，郑磊，裘宇容，亓涛，熊石龙，李海侠.中华检验医学杂志.2014（01）

[6]临床检验基础课程的实验教学改革与体会[J].曾涛，马丽.国际检验医学杂志.2013（12）

现代生物技术原理范文篇2

人类在认识自然、探索未知的科学发现活动中，始终都离不开从自然界中获取信息。这种获取信息的手段和方法有一个从简单到复杂的历史演进过程。在古代，希腊人获取信息的方法是靠感官直接感知的，并通过猜测性的思辩而提出了许多关于自然界是怎样形成的“科学假说”—本体论设想，“显然，在今天看来，古希腊人对万物运动原因的各种解释都是臆想，不过勇敢和大胆的探索精神却使人们惊叹。因为他们居然在几千年前企图用一个人的思想来回答人类全部科学所追求的东西”。圈‘P49’在近代，自伽利略研制出第一台望远镜开始，人类科学发现活动的手段主要依靠科学仪器和设备而实现，从而延长了人类的感官，扩大了人们感知自然的范围和种类，提高了人类对于自然界的感应能力和精确度。19世纪末至20世纪初以来，随着现代科学技术的发展和信息化的科学仪器设备的出现，人类科学发现活动的视野已从宏观进入到微观，从地面延伸到宇观。这种当代自然科学的发展向着两极延伸的根本性原因，就是由于现代化的科学仪器和设备为微观和宇观领域的科学发现提供了有力的工具和手段。正如国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜院士所说“科学发展的历史表明，一种新的科研仪器或工具，往往成为开辟新研究领域的金钥匙。”[6J‘P，‘)美国新实验主义者罗伯特•阿克曼(R.J.AcKermann)早在20世纪80年代就指出“科学的进步的确是仪器与技术的进步。更好的仪器与技术告诉我们同一个世界里更多的东西，因此，它们经常迫使理论观念的改变。”t7J‘只溯而沃森和克里克1953年所发现的DNA双螺旋结构模型，就是借助了X线衍射法及其X线晶体仪才得以实现的，这一发现彻底导致了传统生物学所认为的生物遗传物质是蛋白质理论观念的革命性变革。同样，在微观领域里如果没有由数万台计算机联网构成的世界规模最大的粒子对撞机，欧洲核子研究中心是不可能发现所谓的“上帝粒子”—希格斯玻色子的。而在宇观领域里，正是由于有数字化、信息化、计算机化程度非常高的“好奇”号火星车，美国人才发现了火星的一些表面含有古老的河床及碎石的痕迹，以证明火星表面确曾有过水流淌过的历史;我国嫦娥二号飞往距地球150万公里的拉格朗日L2点绕太阳运行，对太阳及其行星进行深空探索，并最终飞往700万公里遥远的太空进行高深空探索，这正是由数字化、信息化、计算机化的现代空间飞行装备所完成的。总之，在当代自然科学的科学发现活动中，数字化、信息化、计算机化的科学仪器和设备始终起着核心作用。从光电显微镜到射电望远镜，从高能加速器到太空站，从粒子碰撞机到遥控遥感技术如此等等，能够感知夸克和宇宙天体等不同层次自然物及其特性和规律，无不与现代化的科学仪器息息相关。同时，我们应该知道，任何一种科学仪器和设备的研制成功都是依据一定的科技原理而产生的，科技原理的先进程度直接决定着仪器设备的先进性、可靠性和精密度，而仪器设备的先进性和精确度又在很大程度决取于其信息化、数字化和计算机化的程度。所以，运用已有的科技成果，构思先进的科技原理，设计各种不同的技术原理模型和科学仪器运行规则，开发具有不同特性和功能的软件控制系统，研制能够识别各种自然现象的数字化、信息化和自动化的科学仪器和设备，是我们从事科学研究的重要途径和手段。而且信息化程度愈高，其感知的精确度愈高，认识的范围更广泛，对自然界的物质、特性、规律把握得就更全面。例如:美籍华裔物理学家丁肇中1970年就发现了J粒子存在的现象，由于当时没有验证这一可疑现象的科学仪器和设备，他花费了好几年的时间才研制出了能够验证这一发现的科学仪器—双臂能谱仪，终于在1974年发现了J粒子，也就是所谓的“集夸克”，被记作为C，并因此于1976年获得了诺贝尔物理学奖。这一科学史案例说明了“在仪器精确度不高的早期实验，理论解释的分歧往往比较大，但是，‘仪器的进步可消除这些模糊，在那些理论预期导致观点分歧的地方，得到共同认可的数据将取而代之。”

2.科研装备在技术发明活动中的作用

技术原理的发明需要借助于现代信息技术和计算机技术。所谓技术原理是指所设想的技术系统的技术要素构成及其技术要素之间的有目的性的运作原理。它是运用已有的科技成果经过理论推导、技术论证、奇思异构等手段而形成的。其核心是为技术原理寻科学依据。因此，要提高技术原理的先进性、科学性和可靠性，作为发明创造者必须借助于计算机技术和现代信息技术，从网络信息和数据库中，了解和掌握最新的科技发展动态，搜集与发明创造对象相关的科技信息情报资料，寻找和发现各种科学原理、技术知识之间的关联规则，以求得技术原理上的突破。其基本过程是:从最新的科学理论研究成果中发现其初露出来的技术端倪，并经过理论推导和技术提炼产生出一般性的技术原理，为技术创新打造技术平台。正是由于美国生物学家内森斯和伯格从沃森和克里克1953年所发现的DNA双螺旋结构模型以及往后科学家们所发现的限制性内切酶等科学理论中所初露出来的技术端倪，发现了理论上升到技术的可能性，才使20世纪70年代初对基因片段的切割与重组技术变成现实，而且内森斯、伯格所实现的基因切割与重组技术又为现代生物工程技术奠定了基本的技术原理。同时，搜索和掌握已有的科学原理和技术知识，不论是旧有的还是新提出的，只要对发明创造对象的特性和功能有用的技术，都可以移植、借鉴和集成，并经过创造性的构思，形成具有特定技术要素构成的技术系统和技术原理，以实现其设定的技术特性和功能，1969年美国阿波罗登月计划中的飞船技术原理没有一项是新发明的技术，都是现有技术的集成与综合。需要指出的是:在技术原理的构思过程中，把所构思出来的技术原理数模化，利用超级计算机进行仿真实验，并通过对数模化的技术原理的不断修改，以达到技术原理的最优化。技术方法是一种知识形态的发明成果，一般表现为新的行为法则、操作方法或程序模式等。这种发明创造成果具有程式化、规范化的特征。作为行为法则、操作方法，它规定了操作主体应该做什么和怎样做的技术行为，如基因工程技术中关于基因的切割与重组的规范性要求，纳米材料在分子水平的研制方法就属于此类。这种技术方法的产生不仅需要现代化的科学仪器和检测设备来验证，其生产制作过程更需要信息化、自动化的生产工艺来完成。作为程序模式等发明创造成果，它是通过程序化信息的传递、加工、处理、变换和控制而实现技术系统的目的性运作，且其信息的传递是靠信息符号的识别、认知而进行的，例如一台数字化机床、一条现代化的生产工艺、一个管理系统、一个对飞行器之所以能够对其进行有效的控制都是通过数字化、信息化的软件系统或信息传递而实现的。然而，这种程序化的软件系统则是软件工程技术人员，经过构思、设计、创造出来的，更是利用现代化的科学仪器和检测设备通过技术试验而获得的。所以，发明一种技术方法需要科学仪器和设备，检验、测试一种技术方法更需要现代化的科学仪器和设备。技术物品也是发明创造的重要对象，它是一种物化形态的技术成果，一般表现为新设备、新工艺、新产品的模型或样品。因而，它还不是准备批量生产性的样机，它仅是一种发明创造物。在技术物品的发明创造过程中，所发明的技术物品是否为首创，需要运用现代信息技术、数据挖掘技术和专业化的图书资料，搜集相关的知识性和技术性的海量信息加以实证。(9J(P4，并把被挖掘出来的数字或信息，通过严密的技术论证、技术筛选、技术组合和技术推导，经过原理构思和方案设计，才能创造出一个数字化的技术产品模型或样品。另一方面，所发明的技术模型或样品其技术原理的先进性、技术结构的合理性、技术功能的可靠性以及构成技术系统的每一个零部件所用材料的各种物理化学特性，更需要现代化的科学仪器和设备进行技术试验和检测。这种试验或检测不是一次能完成的，它可能需要数百次乃至上千次，才可能取得满意的效果。在这样一个复杂性的技术试验和技术检测中，所使用的试验或检测的仪器和设备越先进，性能越好，其结论就越可靠。需要指出的是，在技术原理的构思设计中如果我们能够运用发明创造的方法(联想法、类比法、仿生法、综合法、转移法、经验法等)，并借助于以D技术(计算机辅助设计技术)和计算机仿真实验的方法，必然会提高发明创造物构思设计的质量和速度。

3.科研装备在技术创新活动中的作用