生命科学发展方法仪器先行膨胀螺丝

生命科学发展,方法仪器先行

生命科学发展,方法仪器先行 2011： 　　21世纪将是生命科学的世纪。近20年来，生命科学蓬勃发展。人们在探讨对生命现象有认识，不能只是停留在整体，组织，器官或细胞水平上，而且要探讨生命特质的结构与功能，同时也出现以基因工程为核心的生物技术，发展为产值达千亿美元的新兴产业。生命科学成为生产力，无论是生命科学的基础研究和高技术开发都离不开分析科学（分析化学发展为分析科学）的基础。分析科学要为科技和经济建设服务。 　　生物分析化学成为热门技术 　　美国实行从1990年开始的为期15年耗资30亿美元的人类基因组计划（HUGP）、要求完成人类基因组的全部DNA测序，定位和遗传学研究。首先面临的问题是提供DNA大片断的分子量测定范围及其精度——解决基因测序的基础。HUGP需要高灵敏度、快速、低耗DNA测定方法。据原推算100台自动测序仪同时工作需时300年时间。为此，HUGP强化制定新的五年计划（1994-1998），把主要经费用于研究及开发DNA序列分析，从而促进产生新的DNA测序方法和技术，使测序速度提高百倍以上，并有希望很快在年内提前实现人类基因组的全部DNA测序。生物分析化学被列为10个90年代热门生物技术行业。生物试剂，仪器和科研开发分别被选为有望商业化的生物技术领域，纳米生物系在纳米尺度了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，用扫描探针显微镜、光学相干图像仪和分子雷达等在纳米尺度获得生命信息、获得细胞膜和细胞表面的结构信息，利用纳米传感器获得生化反应信息，纳米材料要求超微和超纯分析。 　　人口与健康的改善迫切要求分析科学的积极作用。例如，1997年我国城市死亡人口中有62.11%死于恶性肿瘤和心脑血管疾病！如何遏制此类疾病的发展并有效地降低其死亡率已是我国的一大战略问题，也是世界科学界所面临的重大挑战之一。而最佳的战略是对疾病进行预警，防患于未然，同时实现对疾病的早期发现、早期治疗和早期诊断。基体病变可能仅从几个细胞开始，因此要求有非常灵敏的、能进行活体追踪和检测以及临床诊断的分析测试方法才能达到的。 　　研制新型分析仪器势在必行 　　为适应和推动生命科学的需要和发展，分析化学必须是高灵敏度（达原子级、分子级水平）、快速、自动、简便、经济、分析仪器自动化、数字化纵深发展。而21世纪必将是仿生化和进一步信息智能化。化学传感器发展小型化，仿生化，诸如生物芯片，化学和物理芯片以及嗅觉和味觉（电子鼻和电子舌），鲜度和食品检测传感器等；与分析化学一致，改善人口与健康，防灾、防病、不断提高生活水平和工农业活力以及环境保护和监控更是重点发展的研究领域。提高信噪比是提高一切分析方法和仪器灵敏度的重要关键。痕量与超痕量分析（ng/g至pg/g以及fg/g和ag/g甚至zg/g）是现代分析化学发展的前沿领域，它们将推动现代分析化学的发展。 　　以前用先进的分析仪器进行的仍然是离线（off line）分析检测，其所报结果绝大多数都是静态的非直接的现场数据，不能瞬时准确反映生产实际和生命环境的情景实况，以致控制生产、生态和生物过程也不能及时。现在迫切要求在生命、环境和生产的动态过程中反映实情、随时采取措施以提高效率，降低成本，改善产品质量，保障环境安全；改善人口与健康，提高其素质，减少疾病，延长寿命。因此，运用先进的科学技术发新的分析原理并研究建立有效而实用的原位（in situ）、在体（in vivo）、实时(real line)、在线（on line）和高灵敏度、高选择性的新型动态分析检测和无损探测方法及多元多参数的检测监视方法，从而研制出相应的新型分析仪器已势在必行。这将是21世纪分析化学发展的主流，也是分析化学第三次巨大变革的主要内容。这样才能适应和推动生命科学的发展。

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