生物工程中检测技术的需求和发展趋势

朱婉玉

摘要：生物工程在近现代发展迅速，给社会各行各业都带来了深远的影响，逐渐成为未来的四大研究学科之一。生物工程检测技术作为生物工程发展的一个重要趋势也受到越来越多的重视，其发展前景也不容小视。本文结合社会需求和生物工程技术的发展对生物工程检测技术的需求及其发展趋势进行探讨分析，供各位同行参考指正。

关键词：生物工程；检测技术；需求；发展趋势

生物学是跟生命研究息息相关的学科，是整个社会关注和研究的重点。早期的生物科学由于受到认知的局限性，仅停留在描述阶段，直到19世纪，随着“进化论”以及“细胞学说”的诞生，才标志着生物科学进入实验研究的阶段。当发展到20世纪初时，“基因学说”开始进入主流，使生物学正是成为了现代自然科学。近些年，由于数学、物力、化学以及计算机技术的飞速发展，生物学也迎来了发展的春天，在各个研究领域都有所突破，而且随着其研究的不断深入，未来的发展将进入一个难以预测的程度，就跟20实际50年代的人很难想象计算机技术将给现代人的生活造成革命性影响一样。因此，人们有理由相信，当生物学逐渐发展成熟时，其技术应用必将遍布我们日常生活中的各个方面。而生物工程检测技术作为生物工程发展的一个重要分支，在分子生物学领域必将有着很高的需求和广泛的应用前景。

一、生物工程对检测技术的需求

DNA分子重组技术在近些年发展迅速，应用广泛，促使人们对现代生物工程的科学技术的研究发展由原来的实验科学逐渐转变成精确定量的科学，同时由于现代生物工程技术的产业化发展，整个行业对产业化过程中的质量控制、标准制定、监测等方面都有着越来越高的要求。生物工程检测技术贯穿生物工程的上游、中游和下游，整个生物工程研究领域对其有着广泛的需求，其质量发展的高低也直接影响着现代生物工程技术的发展和影响深度。

1.波谱检测分析技术的运用

检测技术覆盖生物工程的各个方面，比如生物大分子（核酸、蛋白质）的研究，原生质物质浓度、含量以及结构变化等的观察测定，还有各种生命过程中能量的传递跟吸收等。现在比较常用的检查技术有拉曼光谱、红外光谱、紫外-可见光谱等。但是，由于活性生物体的光谱具有动态的性能，而且在生物领域很难找到具有标准特性的物质，传统的量值溯源技术无法满足生物学研究的发展需求。因此，在现代研究领域对生物工程检测技术进行开发探讨是相当重要且必要的。同时，由于组成生物的大分子的结构功能变化迅速而且时间差异大，对检测技术设备的时间分辨量级要求剧增，目前需要达到皮秒甚至是飞秒的水平，也就是10-12s或10-15s。因此，整个研究领域要对时间频率计量技术进行进一步的深入研究。电子顺磁共振技术通过利用未成对电子在磁场力的作用下能够吸收电磁波能量从而使电子发生能级间跃迁的特征，对顺磁性物质加强了分析检测。未成对电子存在于很多生物大分子里面，比如细胞在新陈代谢过程中产生的中间体，酶促反应中的中间体等，这些物质都相当适合通过电子顺磁共振技术来进行相关研究。核磁共振技术是进行化学结构分析的重要工具，现阶段已经在生物膜、药物研究等方面有了广泛应用。上述两种非光谱分析的检测技术涉及放射性、和电磁等方面，如果没有高灵敏度热分析仪器的出现，其应用发展也是具有局限性的。因此，开展热分析技术研究可以促进生物工程的发展。在实际操作过程中，无论是核酸电泳还是蛋白质电泳，他们都是已知分子量的参照物，表面上看，已经有了量值溯源的标准，但实际上这种标准的可靠性还有待进一步研究确定。这就引申出采用质朴分析法来研究分子质量的量值溯源标准问题。在生物工程研究领域，被研究检测的对象一般是有生命的活体物质，其整个过程需要在常温、常压、没有污染和破坏的适合生命生存的环境下进行，这进一步促进了光谱检测技术和电磁辐射技术的广泛应用，并主导了研究的方向。

2.生物化工过程的参数检测

生物化工技术是一种集生物技术、现代化工技术、在线控制和参数检测等多种技术于一体的新型工程技术，在生物技术产业化发展过程中有着举足轻重的作用，能够增加生物技术的应用范围和深度，同时还能够提高生物工程技术产品的质量。但由于技术的局限性，生物化工技术也成为了生物工程产业化路上的一个瓶颈。在生物化学工程开发过程中，基本的内容是利用细胞或者酶作为催化剂生产生物产品，要想实现这一目的，需要对各项参数进行检测，从而对生产过程进行定量、定性的描述，在此基础上对整个生产过程进行有效控制，确保其在工业生产领域的推广应用。开发系统是生物反应过程的特征之一，生物从外界获取物质进入细胞里面，通过自身的生化反应获得需要的能源，然后通过新陈代谢把废弃物排出。过程检查技术可以对这一过程中的各种信息进行收集、统计分析，得到反映细胞变化的各种信息。工业领域培养细胞一般是分批进行的，各种参数随着细胞的生长代谢不断发生变化，需要在计算机的帮助下对过程进行全方面的跟踪控制，并且将所有检查数据通过二次仪表显示出来，需要的时候还可以传送至计算机进行后期分析处理。一般情况下，计算机生物反应系统包含信号检测、计算机控制和工艺研究相结合三部分。在进行生物培养的时候，可以通过前面获得的各项参数分析出有关的信息，这些信息就构成了间接参数，这些间接参数能够有效的反应细胞的生理特性，更加有利于细胞培养工作的开展。

二、生物工程检测技术发展趋势

生物工程是一把双刃剑，虽然其研究能给社会经济的发展起到相当重要的促进作用，但一旦出现问题，其后果也是不可估量的，因此，世界上的大多数国家在生物工程研究方面都比较“谨小慎微”，属于处着摸着石头过河的状态。造成这种状况的原因比较多。但根本原因还是生物工程具有自身的特殊性--跟人的生命安全、社会伦理道德密切相关。在未来，那些能使生物工程检测技术要有所突破，取得大跨度的发展的技术，就逐渐成为各国研究的重点和生物学技术发展的趋势。

1.检测技术的规范化和标准化

DNA 重组技术现在已近基本处于比较成熟的状态，但重组之后长生什么样的影响还是及其不确定的，需要在大规模实验的基础上进行长期的跟踪观察、研究，并进行总结和安全评价。就算实验结果显示重组技术完美，后续危害几乎没有，那也存在着立法方面的问题，只有立法了，这项技术才能正式广泛的应用。在立法过程中，有很多的单位、概念需要有严格的界定。因此，生物工程检测技术在发展过程中要不断标准化和规范化，使整个研究领域形成一个统一的标准和规范，利于立法和技术的交流应用。

2.检测技术的多元化发展

社会在进步，生物工程技术的发展也是瞬息万变的，生物工程检测技术也要在自身方面寻求突破，向多元化发展。在满足传统检测需求的基础上，随时迎接新的技术突破和变革，力争跟生物工程技术的发展同步。

3.检测技术的多领域渗透

现在，很多检测技术都处于比较成熟的状态，其应用是相对安全和稳定的，因此，科研人员要大胆突破，加强检测技术向其他行业的扩展渗透，既能增加其社会价值，又能在应用的过程中寻求突破，在发展中求生存，在应用中扩展市场，进一步促进生物工程检测技术的商业化。将技术转为生产力、创造社会价值。

结束语

生物工程作为一个极具影响力和创造力的学科越来越受到各个国家和科研机构的重视，但因为其特殊性，在研究发展的过程中还比较拘谨。生物工程检测技术作为其安全及质量的保障，也应该受到重视，要加强相关应用研究，确保满足生物工程技术的发展需求，確保将生物工程技术及时安全有效的应用在各个领域。

参考文献

[1]李致勋.现代生物工程技术简介[J].化工生产与技术，2018，01（06）：16-22.

（作者单位：天津科技大学）