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生物技術(shù)發(fā)展前景論文篇一
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指導(dǎo)教師: 文獻(xiàn)綜述生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀及發(fā)展前景劉元元農(nóng)學(xué)院生物技術(shù)082班083135210張華 職稱 教授
2011 年 11 月 21日
生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀及發(fā)展前景
作者:劉元元指導(dǎo)老師:張華
摘要:生物技術(shù)制藥是以基因工程為基礎(chǔ)的現(xiàn)代生物工程,即利用基因工程技術(shù)、細(xì)胞工程技術(shù)、微生物工程技術(shù)、酶工程技術(shù)、蛋白質(zhì)工程技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)等來研究和開發(fā)生產(chǎn)出傳統(tǒng)制藥技術(shù)難以獲得的生物藥品。生物制藥業(yè)是目前生物技術(shù)發(fā)展最活躍,進(jìn)展最快的產(chǎn)業(yè)之一,21世紀(jì)是生物制藥行業(yè)飛速發(fā)展的時代。關(guān)鍵字:生物技術(shù)制藥;研究進(jìn)展;現(xiàn)代生物技術(shù);新技術(shù)
biotechnology pharmaceutical situation and development prospect
abstract: biotechnology-based pharmaceuticals is based on modern genetic engineering, biological engineering, namely the use of genetic engineering, cell engineering, microbial engineering, enzyme engineering, protein engineering, molecular biology technology to research and development and production of the traditional system difficult to obtain bio-medicine technology rmaceutical industry is currently the most active in the development of biotechnology, one of the industries most advanced, 21st century is the rapid development of bio-pharmaceutical industry of the ds: biotechnology pharmaceutical;research;modern biotechnology;new technology生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀
現(xiàn)代生物技術(shù)是以基因?yàn)樵搭^,基因工程和基因組工程為主導(dǎo)技術(shù),與其他高技術(shù)相互交叉、滲透的高新技術(shù)。比爾·蓋茨預(yù)言:下一個首富可能是從事生物技術(shù)的投資者。生物技術(shù)制藥可以分為二類:一類是生化藥物,主要是運(yùn)用生物化學(xué)方法從生物體中分離.純化得到的一些生物活性物質(zhì),如維生素、酶、核酸、激素等;另一類是生物醫(yī)藥,主要是以微生物、生物組織、人或動物的血液等原料采用物理方法和生物化學(xué)工藝制得的生物活性制劑、血液制品、抗血清、抗毒素等。
1.1 非基因工程生化物
此類藥物有腦蛋白水解物注射液、玻璃酸鈉、分子肝素鈣、分子肝素鈉、促肝細(xì)胞生長素、蚓激酶、甘糖酯等共97種。
1.2 先導(dǎo)化合物
以天然產(chǎn)物為先導(dǎo)化合物,通過組合化學(xué)技術(shù)合成大量結(jié)構(gòu)相關(guān)的物質(zhì),建立有序變化的化合物庫,供藥物篩選和藥效關(guān)系研究用。
1.3 生化制藥中先進(jìn)分離分析技術(shù)的運(yùn)用
多種層析(如親和層析、高效液相層析)、超速離心等技術(shù)的運(yùn)用,可成功地制得高純度的生化藥物。如尿激酶、胰島素、重組人胰島素、激肽釋放酶、輔酶a、肝素鈉等都是通過這種技術(shù)使藥效得到較大的提高。
1.4 應(yīng)用生物技術(shù)、化學(xué)合成、結(jié)構(gòu)后修飾研究開發(fā)新藥
應(yīng)用上述技術(shù)系統(tǒng)綜合研制開發(fā)的新藥,主要有以下各類藥物:1)多糖類,如玻璃酸鈉、香菇多糖、低分子肝素等;2)酶及酶抑制劑類,如門冬酚胺酶、葡激酶、人胰蛋白酶抑制劑、膠原酶、降纖酶等;3)多肽類,如人降鈣素、鮭魚降鈣素等;4)細(xì)胞因子類,如白介素-
6、腫瘤壞死因子、神經(jīng)生長因子、血小板生成素等;5)結(jié)構(gòu)后修飾類,如修飾門冬酚胺酶、修飾超氧化物歧化酶等。
1.5 應(yīng)用生物技術(shù)改造傳統(tǒng)制藥工藝
微生物發(fā)酵是制藥工業(yè)生產(chǎn)微生物藥品的重要手段。微生物轉(zhuǎn)化是利用微生物產(chǎn)生的特異酶完成特定的生化反應(yīng),使有機(jī)物轉(zhuǎn)變成工業(yè)產(chǎn)品。由于生物藥品具有療效好、副作用小、且可大規(guī)模生產(chǎn)、利潤極高、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn),受到各國政府重視,行業(yè)前景十分廣闊。
2生物制藥研究新進(jìn)展
2.1 計算機(jī)輔助藥物設(shè)計技術(shù)發(fā)展
計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和向藥物化學(xué)學(xué)科的滲透,促進(jìn)了藥物設(shè)計的發(fā)展。20 世紀(jì)90年代計算機(jī)輔助藥物設(shè)計取得突破性進(jìn)展,現(xiàn)已成為藥物研究和開發(fā)的重要方法和工具。
計算機(jī)輔助藥物設(shè)計利用了計算機(jī)快速、全方位的邏輯推理功能、圖形顯示控制功能,并將量子化學(xué)、分子力學(xué)、藥物化學(xué)、生物化學(xué)和信息科學(xué)結(jié)合起來,研究受體生物分子與藥物結(jié)合部位的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、藥物與受體復(fù)合物的構(gòu)型和立體化學(xué)特征、藥物與受體結(jié)合的模式和選擇性、特異性、、藥物分子的活性基團(tuán)和藥效構(gòu)象關(guān)系等,從藥物機(jī)理出發(fā),改進(jìn)現(xiàn)有生物活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu),快速發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化先導(dǎo)化合物,使其盡早進(jìn)入臨床前研究,減少傳統(tǒng)的新藥研究的盲目性,縮短新藥研制的時間。
計算機(jī)輔助藥物設(shè)計有兩類方法,一類是基于機(jī)理的藥物設(shè)計(mbdd),另一類是基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(sbdd),基于機(jī)理的藥物設(shè)計要針對藥物作用機(jī)理,從靶點(diǎn)出發(fā),考慮藥物與受體的作用過程,并要模擬藥物在體內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝等動態(tài)過程,比基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計更合理,但該法還不成熟。目前的計算機(jī)輔助藥物設(shè)計主要還是基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計,今后的計算機(jī)輔助藥物設(shè)計的目標(biāo)是向基于機(jī)理的藥物設(shè)計方向發(fā)展。相信隨著生命科學(xué)和計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,考慮藥物不同作用機(jī)理和全部作用過程的計算機(jī)輔助藥物設(shè)計技術(shù)將逐步建立并不斷完善。
2.2 組合化學(xué)與高通量篩選技術(shù)發(fā)展
組合化學(xué)是近20年發(fā)展起來的一種合成大量化合物的新方法,它是建立在高效平行的合成之上,在同一個反應(yīng)器內(nèi)使用相同條件同時制備出多種化合物,建立各類化合物庫的策略。組合化學(xué)通常采用操作、分離簡便的固相化學(xué)合成。液相化學(xué)合成技術(shù)也在快速發(fā)展和完善中。
在藥物研究過程中,通過化合物活性篩選而獲得具有藥物活性的先導(dǎo)化合物是新藥研究的基礎(chǔ)。隨著分子水平的藥物篩選模型的建立,篩選方法和技術(shù)都發(fā)生了根本性的變化,出現(xiàn)了高通量篩選的新技術(shù),大大加快了先導(dǎo)化合物的尋找和發(fā)現(xiàn),并促進(jìn)了高通量有機(jī)合成。近年來,組合化學(xué)與高通量篩選結(jié)合,使組合化學(xué)的化合物庫種類、數(shù)量不斷擴(kuò)大,篩選的先導(dǎo)化合物數(shù)量和種類也在不斷地增多,使新藥的種類和數(shù)量也在不斷地增加。組合化學(xué)實(shí)現(xiàn)的自動化合成僅20世紀(jì)90年代后得到的各類化合物總和已超過了人類有史以來所發(fā)現(xiàn)化合物的總和,故有人把組合化學(xué)與高通量篩選結(jié)合技術(shù)稱為“新藥發(fā)現(xiàn)的高速公路”,據(jù)文獻(xiàn)記載,1992年~1998年的幾年,經(jīng)過組合化學(xué)化合物庫與高通量篩選,確定的候選藥物已有46個,并已進(jìn)入人體測試階段。顯然,組合化學(xué)與高質(zhì)量篩選的結(jié)合技術(shù),大大地加快了新藥研制的步伐。雖然如此,組合化學(xué)建立的大型化合物庫,為篩選也帶來了困難,因此,利用組合化學(xué)設(shè)計,構(gòu)建具有結(jié)構(gòu)多樣性的小型而便于篩選的組合化合物庫,結(jié)合化學(xué)信息學(xué)和高通量篩選,將是組合化學(xué)與高通量篩選結(jié)合的一項重要課題。
2.3 藥物手性合成技術(shù)發(fā)展
化學(xué)合成技術(shù)在新藥發(fā)現(xiàn)過程中發(fā)揮著十分重要的作用。近年來由于有機(jī)化學(xué)學(xué)科新理論、新反應(yīng)、新技術(shù)不斷發(fā)現(xiàn),使得合成反應(yīng)具有化學(xué)選擇性成為現(xiàn)實(shí),并促進(jìn)了藥物合成技術(shù)的快速發(fā)展,其中手性合成技術(shù)使新藥研制的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
手性是自然界的本質(zhì)屬性。在生物體手性環(huán)境,如酶、受體、離子通道、蛋白質(zhì)、載體中,分子之間手性匹配是分子識別的基礎(chǔ),受體與配體的專一作用,酶與底物的高度、區(qū)域、位點(diǎn)和立體催化專一性,抗原與抗體的免疫識別都與手性有關(guān),同時藥物的生物應(yīng)答常受到手性影響,包括藥物在體內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分配、位點(diǎn)活性的作用以及代謝和消除。所以,手性藥物的開發(fā)是當(dāng)前醫(yī)藥界重點(diǎn)研究的熱點(diǎn)之一,并取得了令人注目的成就。目前已上市的藥物中手性藥物約占1/3,如2000年全球手性藥物銷售額達(dá)1233億美元。
手性藥物的制備技術(shù)主要有拆分法、化學(xué)合成法和生物合成等三大類,發(fā)展較快的是后二類?;瘜W(xué)合成法是在不對稱催化劑存在下,利用化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)和熱力學(xué)不對稱性,進(jìn)行單一對映體合成。在已上市的手性藥物中,其手性中間體均可通過現(xiàn)有的重(雙)鍵不對稱還原技術(shù),特別是不對稱氫化和不對稱轉(zhuǎn)移氫化來合成。至今為止在不對稱催化合成中,昂貴的手性配體和貴金屬的使用,以及手性催化劑的催化效率仍是制約其在手性技術(shù)上應(yīng)用的關(guān)鍵。因而,手性催化劑的設(shè)計和合成,以及催化劑的回收循環(huán)使用是當(dāng)今不對稱催化合成研究的方向。
生物合成法則利用催化劑, 酶-催化反應(yīng)的高度、底物、區(qū)域、位點(diǎn)和立體選擇性來合成手性藥物。生物合成法具有選擇性高、產(chǎn)率高、反應(yīng)條件溫和等特點(diǎn),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生物合成法將成為手性制備的高效手段。
2.4 藥物生物技術(shù)發(fā)展
生物技術(shù)藥物是指利用dna重組技術(shù)或單克隆抗體技術(shù)或其它生物技術(shù)研制的蛋白質(zhì)、抗體或核酸類藥物,它是目前生物技術(shù)研究最為活躍的領(lǐng)域,給生命科學(xué)的研究和生物制藥工業(yè)帶來了革命性變化。未來生物技術(shù)的展望
研究和發(fā)展方向:我國生物制藥產(chǎn)業(yè)的研發(fā)方向要結(jié)合傳統(tǒng)醫(yī)藥的優(yōu)勢,發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)針對神經(jīng)系統(tǒng)、腫瘤、心血管系統(tǒng)、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白質(zhì)和核酸。乙肝基因疫苗與單克隆抗體的研究開發(fā)、血液替代品的研究與開發(fā)、生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用,如基因治療、生物人基因芯片、干細(xì)胞等。目前,我國已經(jīng)制定了明確的生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策,政府從上到下對生物技術(shù)研究開發(fā)的支持和政策扶持;國內(nèi)各大企業(yè)(包括民營企業(yè))對生物技術(shù)的關(guān)注和資金投入;我國金融界積極參與生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,尤其是許多有實(shí)力的公司都參與了生物技術(shù)的開發(fā);而我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域目前已經(jīng)匯集了一批自己培養(yǎng)和從國外歸來的具有高學(xué)歷、高素質(zhì)的科學(xué)家和企業(yè)家,這四方面的因素對于我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展起到了很重要的作用。由于生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)投資回報周期為5 年至8 年,而我國進(jìn)人生物工程領(lǐng)域的時間尚短,回報的周期尚未到來。預(yù)計到二十一世紀(jì)的前幾年將是我國生物制藥產(chǎn)業(yè)的收獲季節(jié)。
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生物技術(shù)發(fā)展前景論文篇二
生物技術(shù)(biotechnology)也譯成生物工程,生物學(xué)研究與應(yīng)用的技術(shù)方面,包括,基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程.生物技術(shù)是現(xiàn)代生物學(xué)發(fā)展及其與相關(guān)學(xué)科交差融和的產(chǎn)物,其核心是以dna重組技術(shù)為中心的基因工程,還包括微生物工程、生化工程、細(xì)胞工程及生物制品等領(lǐng)域.基因工程(genetic engineering)又稱基因拼接技術(shù)和dna重組技術(shù),是以分子遺傳學(xué)為理論基礎(chǔ),以分子生物學(xué)和微生物學(xué)的現(xiàn)代方法為手段,將不同來源的基因按預(yù)先設(shè)計的藍(lán)圖,在體外構(gòu)建雜種dna分子,然后導(dǎo)入活細(xì)胞,以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品?;蚬こ碳夹g(shù)為基因的結(jié)構(gòu)和功能的研究提供了有力的手段。
細(xì)胞工程細(xì)胞工程(cell engineering):細(xì)胞工程是生物工程的一個重要方面??偟膩碚f,它是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法,按照人們的設(shè)計藍(lán)圖,進(jìn)行在細(xì)胞水平上的遺傳操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。當(dāng)前細(xì)胞工程所涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體操作及基因轉(zhuǎn)移等方面。通過細(xì)胞工程可以生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價值的植株,并可以產(chǎn)生新的物種或品系。發(fā)酵工程(fermentation engineering)是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,利用微生物的某些特定功能,為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品,或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種選育、培養(yǎng)基的配置、滅菌、種子擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純(生物分離工程)等方面。
酶工程(enzyme engineering)就是將酶或者微生物細(xì)胞,動植物細(xì)胞,細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會生活的一門科學(xué)技術(shù)。酶工程的應(yīng)用,主要集中于食品工業(yè),輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。
環(huán)境評價定義
從環(huán)境衛(wèi)生學(xué)角度按照一定的評價標(biāo)準(zhǔn)和方法對一定區(qū)域范圍內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行客觀的定性和定量調(diào)查分析、評價和預(yù)測。環(huán)境質(zhì)量評價實(shí)質(zhì)上是對環(huán)境質(zhì)量優(yōu)與劣的評定過程,該過程包括環(huán)境評價因子的確定、環(huán)境監(jiān)測、評價標(biāo)準(zhǔn)、評價方法、環(huán)境識別,因此環(huán)境質(zhì)量評價的正確性體現(xiàn)在上述5個環(huán)節(jié)的科學(xué)性與客觀性。常用的方法有數(shù)理統(tǒng)計方法和環(huán)境指數(shù)方法兩種。2 環(huán)境評價的目的主要是掌握和比較環(huán)境質(zhì)量狀況及其變化趨勢;尋找污染治理重點(diǎn);為環(huán)境綜合治理和城市規(guī)劃及環(huán)境規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù);研究環(huán)境質(zhì)量與人群健康關(guān)系;預(yù)測評價擬建的項目對周圍環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。環(huán)境評價的程序
第一階段為準(zhǔn)備階段,主要工作為研究有關(guān)文件,進(jìn)行初步的工程分析和環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查,篩選重點(diǎn)評價項目,確定各單項環(huán)境影響評價的工作等級,編制評價大綱; 第二階段為正式工作階段,其主要工作為詳細(xì)的工程分析和環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查,并進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測和評價環(huán)境影響;
第三階段為報告書編制階段,其主要工作為匯總,分析第二階段工作所得各種資料
數(shù)據(jù),給出結(jié)論,完成環(huán)境影響報告書。
(1)工作等級劃分
(2)評價大綱編寫
(3)工程分析
(4)所在地區(qū)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查
(5)建設(shè)項目環(huán)境一影響預(yù)測
(6)環(huán)境影響報告書編制
生態(tài)毒理學(xué),是在傳統(tǒng)的毒理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。是環(huán)境生物學(xué)的一個分支。研究有毒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境對組成生態(tài)系統(tǒng)的生物種群和生物群落所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)。生態(tài)毒理學(xué)是在傳統(tǒng)的毒理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。環(huán)境污染問題出現(xiàn)后,促使傳統(tǒng)的毒理學(xué)從研究毒物對生物個體所產(chǎn)生的效應(yīng)擴(kuò)大到研究毒物對生物群體所產(chǎn)生的效應(yīng).研究內(nèi)容生態(tài)毒理學(xué)是生態(tài)學(xué)與毒理學(xué)之間相互滲透的邊緣學(xué)科。有毒物質(zhì)在到達(dá)靶生物以前,要受到環(huán)境的干預(yù)。這里所說的靶生物,就是有毒物質(zhì)直接作用的生物群體,可以是一個生物種群,也可以是一個生物群落;這里所說的環(huán)境,既包括非生物環(huán)境,也包括靶生物以外的其他生物種類。毒物、環(huán)境、機(jī)體三者之間存在著相互作用的關(guān)系。生態(tài)毒理學(xué)就是研究這種相互關(guān)系。它包括:①在毒物到達(dá)靶生物以前,環(huán)境以何種方式影響毒物特性,如毒物在遷移、轉(zhuǎn)化、歸宿過程所發(fā)生的特性的變化;②環(huán)境如
何影響機(jī)體對毒物的反應(yīng);③毒物如何影響環(huán)境,如毒物引起餌料生物滅亡等。研究方法除采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室毒理研究、野外調(diào)查、田間試驗(yàn)和定點(diǎn)、定位的研究和監(jiān)測外,還采用:①建立實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的模式生態(tài)系統(tǒng)(微宇宙),并進(jìn)行測試;②對受控制的野外生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行測試和監(jiān)測;③建立生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)要與野外研究互相結(jié)合,互相補(bǔ)充。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是將人工分離和修飾過的基因?qū)氲侥康纳矬w的基因組中,從而達(dá)到改造生物的目的。常用的方法包括顯微注射、基因槍、電破法、脂質(zhì)體等。轉(zhuǎn)基因最初用于研究基因的功能,即把外源基因?qū)胧荏w生物體基因組內(nèi)(一般為模式生物,如擬南芥或斑馬魚等),觀察生物體表現(xiàn)出的性狀,達(dá)到揭示基因功能的目的?;炯夹g(shù)過程
(1)從生物有機(jī)體復(fù)雜的基因組中,分離出帶有目的基因的dna片段;或者人工合成目的基因。
(2)在體外,將帶有目的基因的dna片段連接到能夠自我復(fù)制并具有選擇標(biāo)記的載體分子上,形成重組dna分子。
(3)將重組dna分子引入到受體細(xì)胞(亦稱宿主細(xì)胞或寄主細(xì)胞)。
(4)帶有重組體的細(xì)胞擴(kuò)增,獲得大量的細(xì)胞繁殖體。
(5)從大量的細(xì)胞繁殖群體中,篩選出具有重組dna分子的細(xì)胞克隆。
(6)將選出的細(xì)胞克隆的目的基因進(jìn)一步研究分析,并設(shè)法使之實(shí)現(xiàn)功能蛋白的表達(dá)。
植物方法: 農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法, 花粉管通道法, 基因槍法.動物技術(shù): 核顯微注射法, 精子介導(dǎo)轉(zhuǎn)基因法, 核移植轉(zhuǎn)基因法, 體細(xì)胞核移植法 生態(tài)風(fēng)險評價是評估由于一種或多種外界因素導(dǎo)致可能發(fā)生或正在發(fā)生的不利生態(tài)影響的過程。其目的是幫助環(huán)境管理部門了解和預(yù)測外界生態(tài)影響因素和生態(tài)后果之間的關(guān)系,有利于環(huán)境決策的制定。生態(tài)風(fēng)險評價被認(rèn)為能夠用來預(yù)測未來的生態(tài)不利影響或評估因過去某種因素導(dǎo)致生態(tài)變化的可能性。生態(tài)風(fēng)險評價基于兩種因素:后果特征以及暴露特征。主要進(jìn)行三個階段的風(fēng)險評價:問題的提出、問題分析和風(fēng)險表征。
生物技術(shù)發(fā)展前景論文篇三
環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景
沈杰 08環(huán)境科學(xué)本科 08205033137
環(huán)境生物技術(shù)(environmental biotechnology)是指直接或間接利用生物或生物體的某些組成部分或某些功能,建立降低或消除污染物的生產(chǎn)工藝或能夠高效凈化環(huán)境污染,同時又能生產(chǎn)有用物質(zhì)的工程技術(shù)??萍嫉陌l(fā)展充分證明了環(huán)境生物技術(shù)在解決環(huán)境問題過程中所示出的獨(dú)特功能和優(yōu)越性,它的純生態(tài)過程,體現(xiàn)出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想,它具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。
環(huán)境生物技術(shù)是21世紀(jì)國際生物技術(shù)的一大熱點(diǎn),兼有基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)的特點(diǎn),在環(huán)境污染治理中,主要利用微生物、少部分利用植物作為污染控制的生物,是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項技術(shù),其處理污染物通常能一步到位,最終產(chǎn)物大都是無毒無害、穩(wěn)定的物質(zhì)。在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境污染的修復(fù)和重污染工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等各個方面,環(huán)境生物技術(shù)都發(fā)揮著極為重要的作用。
隨著細(xì)胞融合、基因工程、分子生物等技術(shù)的發(fā)展,環(huán)境生物技術(shù)得到了進(jìn)一步的開發(fā),研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,已成為一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的解決環(huán)境污染問題的有效手段之
一。同時,隨著人們環(huán)境意識和生態(tài)概念的不斷加強(qiáng),市場對生物技術(shù)、生物產(chǎn)品的需要明顯增多,政府也更加重視生物技術(shù)的發(fā)展,環(huán)境生物技術(shù)本身也將更加成熟。1 環(huán)境生物技術(shù)在廢氣及大氣污染治理中的應(yīng)用采用生物技術(shù)控制和處理廢氣,將廢氣中的有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化為無害或低害類物質(zhì),從而凈化空氣,是一項空氣污染控制的新技術(shù)。目前采用的方法主要有生物過濾、生物洗滌和生物吸附法等,所采用的生物反應(yīng)器為生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。
1.1 生物過濾法生物濾池內(nèi)部填充活性填料,廢氣經(jīng)加壓預(yù)濕后從底部進(jìn)入生物濾池,氣體中的無機(jī)污染物、有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)與填料上附著生成的生物膜(微生物)接觸,被生物膜吸收,最終被降解為水和二氧化碳或其它成分,處理過的氣體從生物濾池的頂部排出。該方法的特點(diǎn)是設(shè)備少、操作簡單、不需外加營養(yǎng)物、投資運(yùn)行費(fèi)用低、去除效率高,但反應(yīng)條件較難控制、占地面積較大。
1.2 生物洗滌法生物洗滌法分為廢氣吸收和懸浮液再生兩個階段,通常由一個裝有填料的洗滌器(吸收設(shè)備)和一個裝有活性污泥或生物膜的生物反應(yīng)器(再生反應(yīng)器)構(gòu)成廢氣從吸收設(shè)備底部進(jìn)入,向上流動,與頂部噴淋向下的生物懸浮液在填料床中相互接觸,經(jīng)傳質(zhì)過程進(jìn)入液相,再進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)或經(jīng)微生物分泌的胞外酶作用分解,凈化后的氣體從吸收設(shè)備頂部排出。吸收了廢氣的生物懸浮液從再生反應(yīng)池的底部進(jìn)入,通入空氣充氧,廢氣被微生物氧化利用的過程也就是懸浮液的再生過程,再生后的懸浮液再進(jìn)入吸收設(shè)備進(jìn)行頂部噴淋,吸收與再生兩個過程反復(fù)進(jìn)行。該方法的特點(diǎn)是反應(yīng)條件易控制、壓降低、填料不易堵塞,但設(shè)備較多,需外加營養(yǎng),成本較高,對溶解度小的化合物難以處理。1.3 生物滴濾法生物滴濾法是在生物吸收法基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn),集合了生物過濾法和生物吸收法兩種工藝的優(yōu)點(diǎn),生物吸收和生物降解同時發(fā)生在一個反應(yīng)裝置內(nèi)。滴濾池內(nèi)裝有填料,填料表面被生物膜覆蓋。循環(huán)水不斷噴灑在填料上,廢氣通過滴濾池時,氣體的污染物被微生物降解。該方法的特點(diǎn)是只有一個反應(yīng)器、操作簡單、壓降低、填料不易堵塞、污染物去除效率高,比生物過濾法能更有效地處理含鹵化合物、硫化氫或氨等廢氣。但需外加營養(yǎng)、運(yùn)行成本較高。
1.4 植物修復(fù)植物修復(fù)技術(shù)是一種以太陽能為動力,利用植物的同化功能凈化大
氣的綠色技術(shù)。由于植物的種類、群落及生態(tài)習(xí)性與功能的差異,不同的植物可在不同的時空尺度上對近地表大氣污染進(jìn)行修復(fù)。主要過程是持留和去除。植物對大氣中的粉塵有阻擋、過濾和吸附作用,其滯塵量的大小與樹種、林帶寬度、草皮面積、林帶種植狀況以及氣象條件有關(guān)。植物的殺菌作用可以減輕生物性大氣污染。植物通過吸收作用、同化作用、降解、轉(zhuǎn)化以及對酸雨的中和緩沖作用等對化學(xué)性污染物具有一定的去除作用。植物修復(fù)是一項對環(huán)境友好、技術(shù)要求相對較低的修復(fù)方法,容易為社會民眾所接受,而且與傳統(tǒng)的修復(fù)技術(shù)相比,成本要低得多。大氣污染的植物修復(fù)理論與技術(shù)對城市園林綠化、環(huán)境規(guī)劃和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。
2環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)中利用微生物的降解作用來處理水中污染物的方法,通常被稱為生化處理方法或生物降解法,以植物吸收為主來凈化土壤與水體的方法有土地生物修復(fù)、生物塘和人工濕地技術(shù)等。
2.1 生化處理技術(shù)由于生化反應(yīng)的過程、條件和參與反應(yīng)的微生物種類的不同,生化處理技術(shù)可簡單地分為好氧與厭氧降解兩類,兩類生化反應(yīng)的基本過程如下:好氧降解:有機(jī)物+氧氣+好氧微生物/酶→水+二氧化碳+無機(jī)養(yǎng)分+能量。厭氧降解:有機(jī)物+厭氧與兼氧微生物/酶→降解的有機(jī)產(chǎn)物+無機(jī)養(yǎng)分+能量。
2.1.1好氧降解技術(shù)好氧降解技術(shù)包括活性污泥法和生物膜法。(1)活性污泥法 活性污泥法是最傳統(tǒng)的好氧生物處理技術(shù)?;钚晕勰嗍侵肝⑸锢脧U水中的有機(jī)物生長與繁殖而形成的絮凝體?;钚晕勰喾ǖ墓ぷ髟硎牵涸趶U水中通過曝氣供氧,促進(jìn)微生物生長形成活性污泥,利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能來凈化廢水中的有機(jī)污染物。處理過程中,有機(jī)降解是依賴活性污泥的吸附與氧化分解能力,而泥水分離則是利用活性污泥的凝聚和沉降性能。活性污泥法中兩項最基本的技術(shù)措施是:通過曝氣來提高反應(yīng)器水體中溶解氧的水平;通過污泥回流來保證反應(yīng)器中的生物量與活性?;诨钚晕勰嘣淼男滦?生化處理技術(shù)中,較為典型和成功的是間歇式活性污泥法(sbr)和氧化溝。間歇式活性污泥法是將初沉池、反應(yīng)池和二沉池各工序放在同一反應(yīng)器(sbr反應(yīng)器)中進(jìn)行,處理過程分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉降、出水、閑置五個階段。廢水在sbr反應(yīng)器的曝氣過程中與污泥完全混合。完成降解反應(yīng)后,停止曝氣,活性污泥顆粒在靜置中沉降,上層的清水自反應(yīng)器中排出。sbr法的特點(diǎn)是簡化了工藝結(jié)構(gòu),提高了反應(yīng)器的混合傳質(zhì)效率,投資少,反應(yīng)易于操作控制。氧化溝亦稱氧化渠或循環(huán)曝氣池,其特點(diǎn)是采用橫軸轉(zhuǎn)刷或豎軸表面葉輪曝氣來推動水流。該工藝能耗低,具有推流式和混合式兩者的特征。(2)生物膜法生物膜法是在處理污水的反應(yīng)器中添加介質(zhì)(填料)作為微生物附著的載體。在分解有機(jī)污染物的過程中,微生物在介質(zhì)表面生長繁殖,逐步形成粘液狀的膜,然后利用固著在介質(zhì)表面的這種微生物膜來凈化污水。在分解有機(jī)污染物的過程中,膜逐步增厚,形成表層好氧、內(nèi)層兼氧和厭氧的微生態(tài)環(huán)境,因此生物膜法具有一定的厭氧降解功能。生物膜法具有無需污泥回流、膜的生物活性高、反應(yīng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。生物膜法通常分為潤壁型生物膜法(如生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤)、浸沒型生物膜法(如接觸氧化法)和流動床型生物膜法(如生物移動床和生物流化床)。不同類型的生物流化床在結(jié)構(gòu)、充氧方式、填料性質(zhì)與形狀方面有一定的差異,但共同點(diǎn)是:床內(nèi)載體在充氧過程中始終懸浮于液體中做快速運(yùn)動,具有類似于液體的自由 流動性,促進(jìn)了物質(zhì)的擴(kuò)散與接觸,相應(yīng)提高了反應(yīng)速率。
2.1.2厭氧處理技術(shù)自20世紀(jì)70年代起,就有一大批類似好氧降解的厭氧反應(yīng)器被研制和開發(fā)出來,如厭氧濾池(af)、上流式厭氧污泥床(uasb)、厭氧流化床(afb)、厭氧顆粒污泥膨脹床(egsb)、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(ic)、厭氧折流板式反應(yīng)器(abr)和厭氧序列式反應(yīng)器(asbr)等。厭氧技術(shù)的應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到高、中、低濃度的多類有機(jī)廢水和生活污水的處理,其特點(diǎn)是廢水處理和能源回收相結(jié)合,但出水水質(zhì)難以達(dá)到直接排
放的要求。
2.2 生物自然凈化技術(shù)
生物自然凈化技術(shù)體系主要包括水體生物處理系統(tǒng)的生物塘(厭氧塘和氧化塘)和土地處理系統(tǒng)的人工濕地。生物自然凈化技術(shù)投資少,運(yùn)行費(fèi)用低,但占地面
積大,出水水質(zhì)不易控制。
2.2.1生物塘
生物塘以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生植物,利用植物吸收等方式帶走污染物以凈化水體。氧化塘中除選育合適的水生植物外,還增加了曝氣,以促進(jìn)水體中生物的好氧降解。傳統(tǒng)的生物塘占地面積大,污水停留時間長,處理效率較差。目前通過培育高效水生凈化植物(水葫蘆、蘆葦、水萵苣等),建立組合曝氣、水生植物、水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),增強(qiáng)了生物塘的處理功能,促進(jìn)了水體生物處理技術(shù)的發(fā)展。
2.2.2人工濕地
人工濕地是近年來迅速發(fā)展起來的水體生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù),可處理化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水,也可用于雨水處理。其原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重作用來實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。污水中的不溶性有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用,被截留或被微生物利用;污水中的可溶性有機(jī)物通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解被分解去除;通過對濕地填料進(jìn)行清洗再生和更換,植物可從濕地系統(tǒng)中帶走大量污染物;濕地中的氮、磷通過植物的吸收而被去除。人工濕地處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量好,適于處理飲用水源,也可結(jié)合景觀設(shè)計、種植觀賞植物并改善風(fēng)景區(qū)的水質(zhì)狀況。其造價及運(yùn)行費(fèi)遠(yuǎn)低于常規(guī)處理技術(shù)。
3環(huán)境生物技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用
利用生物技術(shù)處理固體廢棄物中的城市生活垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物,主要方法是衛(wèi)生填埋、堆肥和發(fā)酵沼氣。
3.1 衛(wèi)生填埋
衛(wèi)生填埋是將城市生活垃圾存積在大坑或低洼地的衛(wèi)生填埋場,填埋場下層應(yīng)有不透水的自然隔水基質(zhì)或人工隔水層,在填埋場設(shè)置排氣口和監(jiān)測系統(tǒng),每天填入的垃圾壓實(shí)后鋪蓋一層土壤,并通過科學(xué)管理來恢復(fù)地貌和維護(hù)生態(tài)平衡。其原理是利用微生物將垃圾中的有機(jī)物分解。垃圾通過衛(wèi)生填埋還可產(chǎn)生沼氣。
3.2 堆肥
堆肥是固體基質(zhì)在有效的低溫條件下的發(fā)酵過程,適用于生活垃圾的處理。其基本步驟是:廢棄物—預(yù)處理—堆肥—后處理—存放。對堆肥處理器進(jìn)行足夠的通氣是堆肥成功的關(guān)鍵。該技術(shù)安全性高,成本低廉。
3.3 發(fā)酵產(chǎn)生沼氣
主要利用畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、生活污水等。其原理是微生物厭氧發(fā)酵使有機(jī)質(zhì)降解,產(chǎn)生沼氣,此法在農(nóng)村有著廣闊的發(fā)展前景,沼氣不但可用作照明和燃料,還可建成以沼氣工程為紐帶的“豬、沼、果”生態(tài)農(nóng)場等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。
4環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展前景
4.1 微生物脫硫技術(shù)的開發(fā)
利用微生物脫去煤中的無機(jī)硫和有機(jī)硫,可控制燃煤中so2等含硫氣體的排放。這些微生物包括硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、酸熱硫化葉菌等。日本利用氧化亞鐵硫桿菌已使h2s脫除率達(dá)99.99%,我國利用該菌對煉油廠進(jìn)行干氣催化和工業(yè)廢氣脫硫,h2s脫除率分別為71.5%和46.9%。在燃煤的處理過程中,還可采用浮選與微生物脫硫技術(shù)相結(jié)合,對煤和黃鐵礦進(jìn)行分離,達(dá)到清除或降低燃煤so2排放的目的。利用微生物還可將石油成分中的硫分離出來。雖然生物技術(shù)在大氣污染治理中的應(yīng)用時間尚短,但其具有技術(shù)簡單成本低、安全性好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。今后,在微生物脫硫技術(shù)以及高活性脫硫菌種的研制和培養(yǎng)方面,配以清潔生產(chǎn)技術(shù)的研究,將會備受關(guān)注,也會成為解決原煤燃燒產(chǎn)生的so 2污染的最佳途徑。
4.2 水污染治理工藝的完善
廢水生物處理技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室階段已比較成熟,也已比較廣泛地應(yīng)用于實(shí)際工程中。好氧與厭氧工藝相結(jié)合、生物膜法與活性污泥法相結(jié)合的廢水處理技術(shù)、無害化的生產(chǎn)工藝過程、高效完善的自動化體系以及構(gòu)建針對難降解污染物的生物基因庫和特殊功能的微生物的培養(yǎng)研究是今后主要的發(fā)展方向。
4.3 難降解污染物的處理
基因工程是通過基因分離和重組技術(shù),將人類需要的目的基因片段移到受體生物細(xì)胞中并表達(dá)出來,使受體生物具有該目的基因表達(dá)后顯現(xiàn)出來的特殊性狀,以改進(jìn)生物物種。利用基因工程構(gòu)建的高效菌種來處理如殺蟲劑、塑料、橡膠制品、醫(yī)療廢物、危險廢物等難降解的污染物,是現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。
4.4 生物傳感器的研制
隨著科技的進(jìn)步,分子生物技術(shù)將會在開發(fā)研制生物傳感器方面發(fā)揮積極作用。生物傳感器可以滿足實(shí)施自動連續(xù)監(jiān)測的需要,判斷環(huán)境污染發(fā)展的趨勢,探索污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化以及降解規(guī)律,檢測污染致突變的成因,分析污染的來源,從而使生物環(huán)境污染監(jiān)測更便捷、更靈敏、更全面。生物傳感器具有成本低、制作容易、使用方便、測定快速等優(yōu)點(diǎn)。4.5 與其它技術(shù)的結(jié)合環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展離不開相關(guān)科學(xué)技術(shù)的配合。其與相關(guān)科學(xué)技術(shù)的結(jié)合,可提高處理效率、增強(qiáng)處理效果。將光、聲、電與高效生物處理技術(shù)相結(jié)合,處理高濃度有毒有害難降解有機(jī)廢水,如光催化氧化-生物處理新技術(shù)、電化學(xué)高級氧化-高效生物處理技術(shù)、輻射分解-生物處理組合工藝等;采用sbr+臭氧氧化工藝和物化氣?。佑|氧化處理印染廢水,采用混凝-氣浮-厭氧-好氧處理苧麻廢水、油田和煉油廢水等。這些工藝、設(shè)備、電子計算機(jī)的結(jié)合正在使以環(huán)境生物技術(shù)為主的綜合治理技術(shù)向自動化、模塊化方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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生物技術(shù)發(fā)展前景論文篇四
.編號:
本 科 畢 業(yè) 論 文
題 目:生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀及其發(fā)展前景 學(xué) 院:生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè):生物技術(shù) 年
級:2009級
姓 名: 指導(dǎo)教師:
完成日期:2013年 4 月1日
目錄
..開題報告..................................................................................4 生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀及其發(fā)展前景............................................................5 中文摘要及其關(guān)鍵詞.................................................................5 英文摘要及其關(guān)鍵詞.................................................................6 引言.........................................................................................7 一.生物技術(shù)制藥行業(yè)現(xiàn)狀......................................................8 1.我國生物技術(shù)制藥行業(yè)現(xiàn)狀.....................................................8 2.國外生物技術(shù)制藥行業(yè)現(xiàn)狀.....................................................8 二.生物技術(shù)制藥在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用....................................9 1.生物技術(shù)制藥在治療腫瘤中的應(yīng)用......錯誤!未定義書簽。2.生物技術(shù)制藥在自身免疫性疾病中的應(yīng)用.........................10 3,生物技術(shù)制藥在神經(jīng)退化疾病中的應(yīng)用............................10 4.生物技術(shù)制藥在其他疾病中的應(yīng)用....錯誤!未定義書簽。三.未來生物技術(shù)制藥的發(fā)展方向........錯誤!未定義書簽。1.大力開發(fā)新型治療疫苗.........................................................11 2.開發(fā)活性蛋白與多肽藥物.....................................................11 3.發(fā)展氨基酸工業(yè)......................................錯誤!未定義書簽。4.單克隆抗體的研發(fā)................................錯誤!未定義書簽。5.血液替代品的研發(fā).................................................................12 6.人體基因組的研究.................................................................12 四:生物技術(shù)制藥依賴相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展.錯誤!未定義書簽。五.研究生物技術(shù)制藥的意義.................................................13..六.總結(jié)...............................................錯誤!未定義書簽。七.參考文獻(xiàn)...........................................錯誤!未定義書簽。致謝信....................................................................................18
.開題報告
.生物技術(shù)制藥就是利用細(xì)胞工程技術(shù)、基因工程技術(shù)、酶工程技術(shù)、微生物工程技術(shù)、蛋白質(zhì)工程技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)等技術(shù)改造研究基因片段,來研究和開發(fā)藥物用來診斷、治療和預(yù)防疾病的發(fā)生[1]。
當(dāng)今世界生物技術(shù)制藥產(chǎn)業(yè)正處于投資收獲期,得到了迅速發(fā)展。生物技術(shù)制藥在醫(yī)藥中得到廣泛的應(yīng)用[1]。比如在治療腫瘤,免疫性疾病和冠心病等等疾病中獲得了前所未有的成果,尤其是在改造傳統(tǒng)制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)揮重要作用,生物技術(shù)制藥在新藥物的開發(fā)研究和生產(chǎn)過程中廣泛的運(yùn)用,現(xiàn)代生物制藥技術(shù)成為當(dāng)今最為重要的技術(shù)之一。
有很多人認(rèn)為,20世紀(jì)占主導(dǎo)地位的科學(xué)技術(shù)是物理學(xué)和化學(xué)這兩大學(xué)科。但是21世紀(jì)的主導(dǎo)科學(xué)技術(shù)是生物學(xué)中的生物技術(shù),曾經(jīng)貝爾蓋茨也說過21世紀(jì)最富有的人一定是從事生物學(xué)的[1]。由此可見生物學(xué)在21世紀(jì)中舉足輕重的地位,生物技術(shù)是當(dāng)前高新技術(shù)中發(fā)展最為迅速的領(lǐng)域。依照當(dāng)前的速度,生命科學(xué)這一學(xué)科在不久的將來一定會得革命性突破。
生物技術(shù)制藥的革命性突破將預(yù)示著會研發(fā)出更多的新藥,比如活性蛋白,多肽藥物,單克隆抗體,氨基酸藥物等等[1],讓人類的生活發(fā)生翻天覆地的變化,對于疾病的預(yù)防以及治療直接找病根,一步治療到位,人類延年益壽不再會是夢想。
21世紀(jì)將是生物學(xué)的世紀(jì),生物技術(shù)將主導(dǎo)世界[1],因此研究生物技術(shù)制藥勢在必得,刻不容緩。
生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀及其發(fā)展前景
..中文摘要及其關(guān)鍵詞
中文摘要:生物技術(shù)制藥是以基因工程為基礎(chǔ)、運(yùn)用細(xì)胞工程技術(shù)、微生物工程技術(shù)、酶工程技術(shù)、蛋白質(zhì)工程技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)等技術(shù)[2]以及基因重組,基因突變,細(xì)胞組織培養(yǎng)等手段研究基因片段,研發(fā)藥物用來基因診斷、治療和預(yù)防疾病的發(fā)生[2]。生物技術(shù)制藥是當(dāng)今世界最主要的技術(shù)之一,也是未來最有前景對人類生命意義貢獻(xiàn)最大的一門學(xué)科。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù)制藥;基因工程;基因診斷;酶工程技術(shù);疾病預(yù)防
biotech drugs present situation and development prospect..英文摘要及其關(guān)鍵詞
english abstract: pharmaceutical biotechnology is based on the genetic engineering, using cell engineering, microbial engineering, enzyme engineering, protein engineering, molecular biology and genetic recombination technology such as technology, gene mutation and cell tissue culture research methods such as gene fragment, research and development drug used for gene diagnosis, treatment and prevention of the occurrence of h drugs are one of the major technologies of the the most promising future to the largest contribution to the human life a words: biological pharmaceutical technology, genetic engineering, gene diagnosis, enzyme engineering technology, disease prevention
引言
..生物技術(shù)制藥是一門起步比較晚的新型產(chǎn)業(yè)技術(shù),但是在短短幾十年獲得了前所未有成果,發(fā)展非常迅速,依此迅速的發(fā)展速度預(yù)計在今后十年內(nèi),生物技術(shù)制藥產(chǎn)業(yè)將會有歷史性的突破[1],這將預(yù)示在未來不久的日子里,生物技術(shù)制藥將主導(dǎo)世界,成為世界眾多技術(shù)中的龍頭老大??梢娚锛夹g(shù)制藥前景一片光明,因而從事生物技術(shù)制藥研究的公司企業(yè)越來越多,由以前的小規(guī)模分散型逐漸過渡到規(guī)?;行偷拇笮彤a(chǎn)業(yè)行列。
與此同時國家也加大了對生物技術(shù)制藥的重視程度,每年都會投入大量的經(jīng)費(fèi)鼓勵企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新[1]。有了國家這個堅強(qiáng)的后盾,生物技術(shù)制藥如虎添翼,大大小小從事生物技術(shù)制藥的公司企業(yè)如雨后春筍一般遍布全國各地,生物技術(shù)制藥正以嶄新的面貌,充滿著朝氣活力一步步走向未來,不久的將來生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的藥品將會走進(jìn)大街小巷,遍布世界,成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。
人類一直苦惱疾病纏身,一直渴望延年益壽,一直追求健康,等到生物技術(shù)制藥有了革命性突破以后一切將都不再是夢想,未來生物技術(shù)制藥可以幫助人類解決很多目前無法醫(yī)治的疾病的治療問題,徹底消除營養(yǎng)不良,改善食品的生產(chǎn)方式,消除各種污染,延長人類壽命,提高生命質(zhì)量[1]。
由此研究生物技術(shù)制藥意義重大,我們必須一馬當(dāng)先,我們錯過了工業(yè)時代,錯過了信息時代,生物技術(shù)時代我們不能再錯過[1],讓我們一起肩負(fù)起歷史重任,勇往直前,創(chuàng)出屬于我們自己的時代。
一.生物技術(shù)制藥行業(yè)現(xiàn)狀
1.我國生物技術(shù)制藥行業(yè)現(xiàn)狀
..從生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)分析,我國存在的突出問題是研發(fā)力量薄弱,科技水平落后;另外,項目重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重,企業(yè)規(guī)模小,,設(shè)備落后[1]。這使我國與歐美國家相比還有很大差距。目前國內(nèi)基因工程藥物大多數(shù)是由仿制而來,沒有創(chuàng)新,很多企業(yè)公司很少研發(fā)出屬于自己的醫(yī)藥產(chǎn)品。我國生物技術(shù)制藥公司雖然已有200多家,但真正取得基因工程藥物生產(chǎn)文號的不足30家。我國基因工程藥物公司總銷售額不及美國或日本一家中等公司的年產(chǎn)值[1]。企業(yè)規(guī)模過小,無法形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)參與國際競爭。
另外,我國生物技術(shù)制藥投入不足也是一個主要問題。生物制藥是一個需要高投入的新興行業(yè),若資金投入不足,在新產(chǎn)品的研究上就缺乏競爭力。國外一項基因工程藥物的研制需耗資數(shù)億美元甚至更多,而我國十幾年來對生物制藥的總投入還不到100億元人民幣[1]。此外,我國對申報藥品專利權(quán)的重視也不高,一旦國外競爭對手搶先申報藥品專利權(quán),就會使國內(nèi)的前期開發(fā)投資落空[1]。
目前,在我國已批準(zhǔn)上市的生物技術(shù)藥物中,只有epo、乙肝疫苗、p53重組腺病毒注射液等很少幾種哺乳動物細(xì)胞表達(dá)的產(chǎn)品。這種現(xiàn)象導(dǎo)致同一產(chǎn)品有多家企業(yè)同時生產(chǎn),造成造成了規(guī)模小和低水平重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象,浪費(fèi)了大量寶貴資源,同時也造成人力和財力的浪費(fèi)。
總之,我國生物技術(shù)制藥發(fā)展緩慢,缺乏創(chuàng)新,沒有形成規(guī)模,基金投入不足和技術(shù)設(shè)備落后是我國生物技術(shù)制藥發(fā)展的致命缺點(diǎn),生物技術(shù)制藥要想走得長遠(yuǎn),開拓市場,國家必須予以重視,鼓勵創(chuàng)新研發(fā),將產(chǎn)業(yè)規(guī)?;@樣才具有同外國企業(yè)的競爭能力,同時這種現(xiàn)象也預(yù)示著我國生物技術(shù)制藥發(fā)展空間很大,前景一片美好。
2.國外生物技術(shù)制藥行業(yè)現(xiàn)狀
國外生物技術(shù)制藥相對我國起步比較早,設(shè)備技術(shù)遙遙領(lǐng)先與我國,產(chǎn)業(yè)規(guī)模化和國家的重視程度,投入的經(jīng)費(fèi)與我國是無與倫比的[1]。最重要的是國外生物技術(shù)制藥企業(yè)技術(shù)設(shè)備先進(jìn)有屬于人家自己的醫(yī)藥產(chǎn)品,產(chǎn)業(yè)規(guī)?;蟠蠊?jié)省..了人力物力和財力。國外的生物技術(shù)制藥醫(yī)藥產(chǎn)品種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于我國的醫(yī)藥產(chǎn)品種類,在競爭力和市場方面我國也是可望而不可即。
美國將生物制藥產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),實(shí)施“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)激勵政策”,持續(xù)增加對生物技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的投入。美國不僅最先制定了生物科技發(fā)展計劃,而且開展了治療性克隆的研究、艾滋病研究、基因組測序、干細(xì)胞研究等。在此基礎(chǔ)上,美國已經(jīng)批準(zhǔn)了117種以上生物技術(shù)藥品和疫苗的研制,這些藥物或疫苗針對200多種疾病而開發(fā),包括各種癌癥、癡呆癥、心臟病、糖尿病、硬化癥、艾滋病等[1]。
歐盟科技發(fā)展第六個框架將45%的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)用于生物技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域,英國政府早在1981年就設(shè)立了“生物技術(shù)協(xié)調(diào)指導(dǎo)委員會”,采取措施促進(jìn)工業(yè)界、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)加大對生物技術(shù)開發(fā)研究的投資[1]。
日本生物技術(shù)藥物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展居亞洲首位,主要是政府重視,提出了“生物技術(shù)立國”的口號,加大了政府的投入[1]。印度成立了生物技術(shù)部,每年投入6000至7000萬美元用于生物技術(shù)和醫(yī)藥研究[1]。
總之國外生物技術(shù)制藥不管是在開發(fā)出來的生物藥藥品種類,還是在生物技術(shù)制藥產(chǎn)業(yè)規(guī)模,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都領(lǐng)先于我國目前。雖然我國生物技術(shù)制藥最近今年發(fā)展迅速,但是與國外的生物技術(shù)制藥還是存在很大差距,尤其體現(xiàn)在資金投入儀器設(shè)備等方面,這也是直接制約我國生物技術(shù)發(fā)展的根本因素。
二.生物技術(shù)制藥在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用
1.生物技術(shù)制藥在治療腫瘤中的應(yīng)用
腫瘤是造成全世界人類死亡率最高的疾病之一。之所以腫瘤經(jīng)歷這么多年難..以被攻克,原因是腫瘤的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,目前治療腫瘤依然采用最原始臨床診斷和治療法,即放療,化療綜合治療法[1],因此對于腫瘤的治療一直是醫(yī)學(xué)界一塊心病。今后10年抗腫瘤生物技術(shù)藥物會急劇增加。如應(yīng)用基因工程抗體抑制腫瘤,應(yīng)用基因治療法治療腫瘤,基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑可抑制腫瘤血管生長,阻止腫瘤生長與轉(zhuǎn)移。
2.生物技術(shù)制藥在自身免疫性疾病中的應(yīng)用
自身免疫性疾病 許多炎癥由自身免疫缺陷引起,如哮喘、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥、紅斑狼瘡等[1]。每年都有成千上萬患者飽受這些疾病折磨,醫(yī)療費(fèi)用更是驚人,據(jù)美國調(diào)查資料顯示每年用于治療這些免疫性疾病的醫(yī)療費(fèi)用達(dá)上千億美元[1]。因此一些制藥公司正在積極攻克這類疾病。如 genentech公司研究一種人源化單克隆抗體免疫球蛋白e用于治療哮喘,已進(jìn)入ⅱ期臨床;cetors公司研制一種tnf-α抗體用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎,有效率達(dá)80%。chiron公司的β-干擾素用于治療多發(fā)性硬化病[1]。
3.生物技術(shù)制藥在神經(jīng)退化疾病中的應(yīng)用
神經(jīng)退化性疾病,如老年癡呆癥、帕金森氏病、腦中風(fēng)及脊椎外傷的生物技術(shù)藥物治療,胰島素生長因子rhigf-1已進(jìn)入ⅲ期臨床。神經(jīng)生長因子(ngf)和bdnf(腦源神經(jīng)營養(yǎng)因子)用于治療末稍神經(jīng)炎,肌萎縮硬化癥,均已進(jìn)入ⅲ期臨床。中風(fēng)癥的有效防治藥物不多,尤其是可治療不可逆腦損傷的藥物更少,cerestal已證明對中風(fēng)患者的腦力能有明顯改善和穩(wěn)定作用,現(xiàn)已進(jìn)入ⅲ期臨床。genentech的溶栓活性酶(activase重組tpa)用于中風(fēng)患者治療,可以消除癥狀30%[1]。
4.生物技術(shù)制藥在其他疾病中的應(yīng)用
生物技術(shù)制藥除了在上述疾病中應(yīng)用以外,在治療冠心病方面,用單克隆抗體治療冠心病的心絞痛和恢復(fù)心臟功能取得成功,用基因療法治療糖尿病中也取得顯著效果,于此同時生物技術(shù)制藥在肝炎毛細(xì)血管,白血病等等疾病中都廣泛應(yīng)用,而且都獲得了一些成就。
..三.未來生物技術(shù)制藥的發(fā)展方向
1.大力開發(fā)新型治療疫苗
現(xiàn)在疫苗倍受人類歡迎,比如流感疫苗、狂犬疫苗和乙肝疫苗等迅速崛起,為人類對疾病的預(yù)防新做出了巨大貢獻(xiàn)[1],拯救了無數(shù)人的生命,但是疾病我們只預(yù)防還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,我們還的治療,因此新型疫苗和治療性疫苗是未來發(fā)展方向,宮頸癌等癌癥疫苗、肺炎疫苗、治療性乙肝疫苗[1]、治療性艾滋病疫苗等將逐漸走進(jìn)臨床造福人類。
2.開發(fā)活性蛋白與多肽藥物
基因工程重組蛋白締造的重磅藥物經(jīng)久不衰,國內(nèi)市場潛力巨大?;蚬こ讨亟M蛋白藥物具有純度高、安全性強(qiáng)、易大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn),因此迅速替代了生物源性的提取蛋白藥物,在各種重大疾病中應(yīng)用廣泛,誕生了epo(促紅細(xì)胞生成素)、重組胰島素、重組干擾素、重組生長激素等第一代重磅藥物。未來生物技術(shù)制藥研究方向?qū)⑹怯没蚬こ躺a(chǎn)抗腫瘤重組蛋白和抗癌重組蛋白等新型預(yù)防與治療結(jié)合的重組蛋白。
3.發(fā)展氨基酸工業(yè)
氨基酸是人體生命活動不可缺失的一種物質(zhì),應(yīng)用微生物轉(zhuǎn)化法與酶固定化技術(shù)發(fā)展氨基酸工業(yè),用于疾病的預(yù)防和治療,并對現(xiàn)在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造,大量生產(chǎn)氨基酸以滿足人的需求。
4.單克隆抗體的研發(fā)
單克隆抗體是生物技術(shù)醫(yī)藥行業(yè)增長最快的領(lǐng)域。由于單克隆抗體藥物特異性高,結(jié)構(gòu)與性質(zhì)均一穩(wěn)定,其制備技術(shù)日益完善,因此,臨床應(yīng)用越來越廣泛,這些特征使它成為未來治療學(xué)上研究的熱點(diǎn)[1]。目前,已有18種產(chǎn)品上市并用于人類疾病的診斷和治療,單克隆抗體藥物已經(jīng)成為生物制藥中最為重要一類:2007年銷售規(guī)模最大的7種抗體藥物售額達(dá)到了265.4億美元,占整個生物制..藥市場份額接近40%。單克隆抗體特有的極強(qiáng)的靶向性和特異性,被稱為“生物導(dǎo)彈”已全面進(jìn)入醫(yī)學(xué)藍(lán)海,在癌癥等重大疾病領(lǐng)域有突破性進(jìn)展。由于單抗藥物巨大發(fā)展前景,而且其研發(fā)具有臨床試驗(yàn)失敗風(fēng)險小、不易侵犯專利的特點(diǎn),單克隆抗體仍是目前研發(fā)熱點(diǎn),也將是未來生物制藥行業(yè)發(fā)展重要動力所在。
5.血液替代品的研發(fā)
由于血液容易被各種病原體所污染,如愛滋病病毒及乙肝病毒等,通過輸血而使患者感染愛滋病或乙型肝炎的案例時有發(fā)生,因此利用基因工程開發(fā)血液替代品引人注目。
6.人體基因組的研究
人體約有萬個基因,由億個核苷酸組成,人體是否具有個穩(wěn)定的良好的生理狀態(tài)都與基因調(diào)節(jié)有關(guān),對人體基因的研究,必將發(fā)現(xiàn)新的致病或抗病基因,基因的密碼是可以人工建成的,某些基因產(chǎn)物就可以開發(fā)為一種藥物。因此研究人體基因組可以從根本上治療疾病,倍受人類注目。美國領(lǐng)導(dǎo)世界幾個成員國家,耗資億美元完成人體基因組測序計劃[1]。但是到目前人類克隆的基因不到個,只占人體基因組渺小部分。
四:生物技術(shù)制藥依賴相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展
生物制藥是計算機(jī)模擬和分子圖像技術(shù)等等多學(xué)科高度綜合互相滲透的高科技產(chǎn)業(yè)[1]。因此生物制藥產(chǎn)業(yè)不僅依賴于自身的發(fā)展,而且依賴于很多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)走向,例如:微機(jī)電系統(tǒng)、圖象處理、信息技術(shù)及材料科學(xué)等各種新技術(shù)。計算機(jī)模擬和分子圖像技術(shù)相結(jié)合可以繼續(xù)提高設(shè)計具有特定功能特性的分子的能力,成為藥物研究和藥物設(shè)計的得力工具。另外,新技術(shù)的出現(xiàn)可以加快新藥物的開發(fā)過程。如把計算機(jī)模擬技術(shù)和圖像技 術(shù)互相結(jié)合能極大的提高具有特定功能屬性分子的設(shè)計能力提高藥物開發(fā)和藥物設(shè)計的效率。利用模擬系統(tǒng)處理藥物與用藥后的系統(tǒng)相結(jié)合,可以更好的研究藥效,大大降低試驗(yàn)成本,..提高了藥物針對性、有效性和安全性。生物科學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合,將帶動生物制藥產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。
五.研究生物技術(shù)制藥的意義
資源分可再生的與不可再生的兩種,比如石油,就是不可再生,而農(nóng)產(chǎn)品、生物制藥等則是可以再生的[1]。人類要發(fā)展,還是必須依靠可再生資源,而物種是可以再生的。因此研究生物技術(shù)制藥是對國家實(shí)施的發(fā)展的大力支持。
惡性腫瘤,癌癥,糖尿病,免疫疾病,各種傳染性疾病等等,一直是困擾著人類生活的重大問題之一,而生物技術(shù)制藥的研究可以研發(fā)新型藥物,預(yù)防和治療各種疾病,改善人類生活,提高人類生活水平,讓人類延年益壽。
技術(shù)能夠帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展,推動社會進(jìn)步。17-18世紀(jì)工業(yè)革命讓人類經(jīng)濟(jì)歷史性突破,20世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)再次讓人類經(jīng)濟(jì)騰飛,而生物技術(shù)制藥作為一門新興性技術(shù)也一定能夠帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展,給人類創(chuàng)造更多的財富,再前兩次技術(shù)的基礎(chǔ)上再更上一層樓,更好的造福人類,推動社會進(jìn)步。
總之,研究生物技術(shù)制藥意義重大,不管對地球可持續(xù)發(fā)展,人類健康,還是對經(jīng)濟(jì)發(fā)展都是百益而無一害,利國利民,因此必須加大對生物技術(shù)制藥的投入,引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,勇敢大膽的創(chuàng)新研發(fā),讓生物技術(shù)制藥給我們營造一個嶄新的世紀(jì)。
六.總結(jié)
經(jīng)過半年的努力,我終于順利完成了畢業(yè)論文——生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀與發(fā)展前景。論文主要介紹了我國生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀和國外生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀,簡單做了個對比。還舉例說明了生物技術(shù)制藥在醫(yī)藥行業(yè)中的具體應(yīng)用,以及今后幾年內(nèi)生物技術(shù)制藥的發(fā)展方向和趨勢,同時談?wù)勆锛夹g(shù)制藥發(fā)展所依賴的領(lǐng)域,最后說明此次生物技術(shù)制藥研究的意義。
..以前我們只注重學(xué)習(xí)書本的理論知識,以及一些基本知識,而很少有實(shí)踐的機(jī)會,因此并不知道自己處于什么樣的水平階段,通過這次論文設(shè)計,我感覺到自己所學(xué)知識,理論與實(shí)踐相結(jié)合還很困難,以后應(yīng)該多多鍛煉提升自己的實(shí)踐能力,分析問題,處理問題的能力。
我是生物技術(shù)專業(yè)的,但是寫這篇論文時候感覺還挺吃力,顯得自己的專業(yè)知識基本功不扎實(shí),業(yè)余知識太貧乏,以后應(yīng)該多了解社會,關(guān)注新型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,不管對現(xiàn)在還是以后都百益而無一害,只有多了解才能把握住機(jī)遇。
論文中提到的生物技術(shù)制藥現(xiàn)狀希望能引起國家關(guān)注,給以改善,讓我國生物技術(shù)制藥快速平穩(wěn)發(fā)展,提到的生物技術(shù)制藥發(fā)展方向不夠全面,希望以后繼續(xù)深入研究,祝愿我國生物技術(shù)制藥可以有革命性突破,領(lǐng)先于世界。
七.參考文獻(xiàn).
生物技術(shù)發(fā)展前景論文篇五
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展以及被人們的應(yīng)用,是醫(yī)療技術(shù)不斷進(jìn)步的結(jié)果,通過培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生,讓這一門技術(shù)得到更多的傳播,惠及更多的人?,F(xiàn)在我們就具體的了一下生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)。
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是一門理工醫(yī)相結(jié)合的交叉學(xué)科,它是應(yīng)用工程技術(shù)的理論和方法,研究解決醫(yī)學(xué)防病治病,保障人民健康的一門新興的邊緣科學(xué)。
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)研究的學(xué)科方向主要有:計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各類大型醫(yī)療設(shè)備;計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括:數(shù)字化醫(yī)學(xué)中心,醫(yī)學(xué)圖象處理及多媒體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,生物信息的控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各類大型醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院中的應(yīng)用越來越廣泛,大型醫(yī)療設(shè)備的操作、維修及管理人員是各大醫(yī)院及公司急需的人才。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的業(yè)務(wù)培養(yǎng)目標(biāo):
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)培養(yǎng)具備生命科學(xué)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及信息科學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識以及醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)研究能力,能在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)儀器以及其它電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息產(chǎn)業(yè)等部門從事研究、開發(fā)、教學(xué)及管理的高級工程技術(shù)人才。
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的業(yè)務(wù)培養(yǎng)要求:
本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)生命科學(xué)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和信息科學(xué)的基本理論和基本知識,受到電子技術(shù)、信號檢測與處理、計算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用的基本訓(xùn)練,具有生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的研究和開發(fā)的基本能力。畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識和能力:
1.掌握電子技術(shù)的基本原理及設(shè)計方法;
2.掌握信號檢測和信號處理及分析的基本理論;
3.具有生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)知識;
4.具有微處理器和計算機(jī)應(yīng)用能力;
5.具有生物醫(yī)學(xué)工程研究與開發(fā)的初步能力;
6.了解生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展動態(tài);
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的主干課程:
主干學(xué)科:生物醫(yī)學(xué)工程;主要課程:模擬與數(shù)字電子技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)傳感器與測量,微型計算機(jī)原理及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用、數(shù)字信號處理、醫(yī)學(xué)信號處理、醫(yī)學(xué)圖像處理、醫(yī)學(xué)成像理論、波動理論、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程、現(xiàn)代生物學(xué)、定量生理學(xué)等。
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