生物芯片论文

科学家通过对生物组织体研究，发现人类可以利用遗传工程技术，仿制出一种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。当然，在研制生物计算机的过程中，可以预见我们将面临无数的困难，但我们也可以看到光明的前景。同时不难看出，生物计算机的研制，又会带来一次革命，它将会给人类带来更多的福祉，世人将以期盼的心情，翘首以待。在过去40多年中,分子生物学的兴起和发展已将生命现象分解成大量基因和蛋白质的组合。目前科学家正在进一步研究这些生物大分子及其组合的功能。科学家从分子层次上发现,生物大分子之间遵循着化学和物理规律发生相互作用,在相互作用过程中一些生物大分子形成了"生物电路"。"生物电路"具有类似计算机的信息传输和处理,甚至逻辑运算的功能。人们一直对计算机能否像人一样思维存在争论,目前已经问世的各种人工智能计算机远未达到人类的智能。但这些最新的研究表明,能够与人类智能相媲美的计算机完全可能问世。根据这些新发现,一些科学家提供了"生物"计算机的设计思路。二十一世纪是生物的世纪。生物科学是一门古老的科学，然而在近几十年的时间里取得了突飞猛进的发展；随着克隆技术，DNA技术的出现与发展，生物科学更是具备了巨大的诱惑性和神秘感。而生物与计算机的联姻，就会使人类科学取得长足的进步。于是，当现今的人类在生活的各个角落都开始依赖计算机时，您是否相信，用与您的肉体相同的材料便可制出最强大的第六代计算机——生物计算机。生物计算机具有较高的人工智能，能够如同人脑那样进行思维、推理，能认识文字、图形，能理解人的语言，因而可以担任各种工作，如可应用于通讯设备、卫星导航、工业控制领域，发挥它重要的作用。将来用生物分子制成的夏皮罗式装置有可能促成比单个细胞还要小的计算机，这种计算机可用于监视和修改细胞。如果科学家能够制造出这种计算机，那么这种机器在医学上将有广泛的用途。它也许能够在我们的血液中游泳，或者附着在特定的器官上，监视器官的状态并且增强器官的功能。夏皮罗教授说：“比如，可用这种计算机感知组织里异常的生物化学变化，并且根据计算机的程序来决定合成和释放哪种药物以纠正错误。”生物计算机还将给盲人带来巨大便利。只要把一块有机芯片放入盲人眼中，沟通脑神经细胞与视网膜上两种感光细胞之间的联系，就能使盲人重见光明。总之，生物计算机的出现将会给人类文明带来一个质的飞跃，给整个世界带来巨大的变化。生物计算机有很多优点，主要表现在以下几个方面： 首先，它体积小，功效高。在一平方毫米的面积上，可容纳几亿个电路，比目前的集成电路小得多，用它制成的计算机，已经不像现在计算机的形状了，可以隐藏在桌角、墙壁或地板等地方。 其次，当我们在运动中，不小心碰伤了身体，上点儿药，过几天，伤口就愈合了。这是因为人体具有自我修复功能。同样，生物计算机也有这种功能，当它的内部芯片出现故障时，不需要人工修理，能自我修复，所以，生物计算机具有永久性和很高的可靠性。 再者，生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件，它们是利用化学反应工作的，所以，只需要很少的能量就可以工作了，因此，不会像电子计算机那样，工作一段时间后，机体会发热，而它的电路间也没有信号干扰。基于以上的原因，许多发达国家在生物工程的启示下，开始研制生物计算机。其设想是：生产一种蛋白质分子。它们能在分子水平上互相连结起来，然后利用酶产生电子回路中半导体的作用。这样制成的元件称为生物化学元件，是生物计算机的基本元件。根据科学家的设计，生物计算机的基本结构和工作方式是，它的外部由一种非常薄的玻璃膜构成，内装着精巧的晶格。晶格里安放生物集成电路――生物芯片。生物芯片是按照人的设计，运用生物技术生产的蛋白质分子，由生物元件组装而成。在生物芯片中，信息以波的形式传播。当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起该链中单键，双键结构顺序的改变。当一列波传播到链的某一部位时，它们就象硅芯片集成电路中的载流子那样传递信息。由于成千上万个原子组成的生物大分子非常复杂，其难度非常之大，目前来看，很容易质变和受损。因此，生物计算机的发展可能要经过一个较长的过程。目前生产与装配分子元件还处于探索阶段。首先，对蛋白质的结构与功能的研究中正确率还不高，证明我们对其还有大量未掌握的知识。同时，如何用基因工程技术使天然蛋白质等生物材料在分子水平上自动加工处理成可控制的分子元件，科学家正在探索这种高难度的技术问题，但前景一定是光明的。我们相信，经过几代人的不懈努力，生物计算机总有一天会问世。不难看出，生物计算机的研制，又会带来一次革命，它将会给人类带来更多的福祉，世人将以期盼的心情，翘首以待。

近年来，食品安全问题得到了全社会的关注，食品生物技术得到了更多的重视，下面是我整理的关于食品生物技术论文，希望你能从中得到感悟!

食品分析中的生物技术应用分析

摘要：随着人们对食品安全问题重视程度的与日俱增，食品检测领域的快速检测的技术越来越受到重视，而在该技术领域，生物检测技术作为一种新兴技术，其应用范围越来越广泛。现在，生物技术的发展更是突飞猛进，这必将促成生物检测方法的不断补充和完善。

关键词：食品分析 生物技术 应用分析

食品分析是食物营养评价和食品加工过程中质量保证体系的一个重要组成部分，它始终贯穿于食物资源的开发、食品加工与销售的全过程。随着人们生活水平的提高，特别是我国加入WTO后，我国食品走向世界的关税壁垒将逐渐被技术壁垒所取代，一方面，食品的功能性和安全性将越来越受到重视，对其分析精度和检测限的要求越来越高;另一方面，作为食品生产企业和政府监管机构，对食品品质的控制则要求能实现现场无损检测和快速检测，而对分析精度和检测限的要求则相对较低。因此，食品分析技术正向着省时、省力、廉价、减少溶剂、减少环境污染、微型化和自动化方向发展。

1 生物检测技术种类

1.1 生物酶技术。基于生物酶的食品安全生物检测技术具有较强的特异性，该技术是非常常用的生物检测技术，能够从代建样本中成功检测出残留农药和毒性微生物的准确含量。不仅如此，该技术还可跟其他技术相结合产生先进的检测技术，如，将该技术跟免检测技术，由于其优异的特性，已在食品安全领域检测的各个领域广泛使用。酶联免疫分析(ELISA)检测技术的最大优点就是准确度和敏感度都非常高，实验结果表明，采用该检测技术对蔬菜和瓜果类食品样本中的农药残留的检测限为0，对奶制品中各种除草剂残留的检测限为0。所以，世界粮农组织(FAO)已经向许多国家的食品安全检测部门大力推广该技术，美国的食品安全部门也将基于酶联免疫分析的食品安全检测技术作为检测农药残留的主要技术。

1.2 PCR技术。PCR(Polymemse Chain Reaction)的中文意思是聚合酶链式反应，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。该技术最初的应用领域为基因克隆领域和转基因检测领域。但是，由于该技术具有众多优点，比如具有微量性、精确性等，使得该技术成功应用于其他领域。特别是随着对食品中微生物性质的了解，该技术在主要食品安全检测中显现出了广阔的应用前景。该技术最早应用于生物检测领域是在1992年，而应用于对食品安全的检测则要更晚，也就是最近几年才出现的，直到2002年国内才见相关技术应用干食品检测的文献报道。通过建立基于聚合酶链式反应技术的检测体系，对日常生活中人们常用的肉类、奶类和水产类食品中容易感染的致病性小肠耶尔森氏菌进行了检测试验，取得了较好的检测结果。研究人员进行不断改进，希望通过将基于PCR技术的生物检测技术跟其他方法相结合，找到一种全新的更加有效地食品检测方法。

1.3 生物芯片。随着全球经济一体化的迅速发展，世界主要经济大国对食品安全的重视，对进出口食品的卫生检疫已经成为各主要经济体的贸易壁垒。目前，世界上许多国家和地区，也都相继开展了基于生物芯片技术的食品检测技术的研制和开发工作。基于生物芯片的检测技术采用光导原位等方法，能够将检测样本中的生物大分子有序地固化于支持物表面，进而构成密集的分子排列，然后与已经过标记的待测样品中的靶分子进行杂交，最后通过对杂交信号的强度进行分析，能够非常快速、高效、准确地对待测样品中的中靶分子数量进行判断，因此可说，基于生物芯片的食品检测技术是现有检验、检疫领域中速度最快、适用范围最广的高新技术。所以，基于该技术的生物检测技术可以对食品的安全状态有一个科学、快速的了解。

1.4 生物传感器。基于生物传感器的检测技术是通过具有较高选择性的生物材料对各种有毒分子进行识别，当待检测样品中的毒性物质分子与识别材料结合后，把所产生的复合物通过信号转换器转变为光电信号后输出，进而得到对检测样品的检验结果。该项检测技术具有快速、准确、可靠的的优点，能够最大限度的满足食品安全检测领域的各种要求。因此，该项检测技术已经成功地应用于农产品的药物残留检测和病原菌检测等众多领域。当然，基于该项技术的食品检测体系还存在一定的缺陷，如该技术的使用寿命和检测稳定性还不尽如人意，使得该技术的商业化进程受到一定的制约。

2 具体应用实例的分析

2.1 食品中的药物残留检测。对于食品中残留的药物成分对人体的危害问题，已经引起了人们的广泛重视，因而对农产品中残留药物成分的分析技术也得到了快速发展。现在，在农产品中成功应用的药物残留检测技术是生物酶技术和生物传感器技术。用生物技术对药物残留进行检测的方式出现的更早，早在1989年，人们就开始用电流式生物传感器来测定检测样本中的有机磷杀虫剂，其中使用的就是人造酶，该技术可以对样本中的硝基酚和二乙基酚进行有效检测，且时间较短。

2.2 有害微生物的检测。食品中的有害微生物对人类健康的危害性也不容忽视，所以，采用快速有效地检测方法是限制有害微生物扩大传播的有效途径。生物检测技术在领域已经取得了大量的研究成果。我国一些学者应用酶联免疫分析方法对奶制品样本中的沙门氏菌进行了成功检测，证明了该检测方法的敏感性和特异性。

2.3 转基因食品检测。随着转基因食品的出现和普及，以及各种转基因产品对人类健康和环境影响的不确定性，能对各类转墓因产品进行有效检测技术也随之出现，现在，应用于该检测领域的生物检测技术主要包括：酸检测方法、酶活性检测方法以及蛋白质检测方法等。

2.4 样本成分和品质的检测。最早应用于食品样本成分和品质检测的生物检测方法，是基于生物传感器的食品检测技术，只不过开始的检测种类较少，如最早的生物传感器检测技术主要是葡萄糖传感器，只针对食品样本中的含糖量进行检测。随着生物技术的发展，用于对样本成分和品质检测的技术也越来越多。

3 结束语

随着生物技术的发展，人们已逐步认识到生物技术在食品分析中的重要作用。生物技术检测方法以其自身独特的优势在食品分析中显示出巨大的应用潜能，其应用几乎涉及到食品分析的各个方面，包括食品的品质评价、食品的质量监督、生产过程的质量监控及食品科学研究等，尤其是它能够对许多过去难于检测的成分进行分析。目前由于各种条件的限制，生物技术在食品分析中的应用还不普及，随着科学技术的不断发展，在不久的将来，生物技术在食品分析中将占有越来越重要的地位。

参考文献

[1] 孙秀兰.生物芯片技术与食品分析[J].生物技术通报，2011.4：22-25

[2] 刘荣.生物传感器在食品分析检测中的应用[J].乳业科学与技术，2009

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中心坚持边建设边研发，形成了较强的研发能力，已研制出了具有我国自主知识产权的生物芯片设计、加工和检测成套技术，开发出了一系列可供研究、诊断和药物开发等领域应用的生物芯片，取得了一批高水平的创新成果。截至目前，中心已累计申请专利122项，获得专利授权90项；取得计算机软件著作权9项；发表论文92篇，其中72篇被SCI收录。科技成果获得国家技术发明奖二等奖1项，北京市科学与技术奖2项，另有5项科技成果通过部级鉴定。从2000年至今中心已成功举办4届国际生物芯片技术大会，为中国在国际生物芯片领域奠定了一席之地。在中心主任程京、金奇、王升启、于军、邢婉丽、周玉祥和张亮等领导组成的管理团队的带领下，中心已基本建成了集技术创新、成果转化、综合服务、人才培养于一体，具有国际先进水平的生物芯片研究、开发和产业化基地，已形成年产各类生物芯片配套仪器300多台和年产各类微阵列芯片100多万片的生产能力。中心已有数十项成果进入国内外生物医药市场，建立起了包括基因、蛋白质、细胞和组织“四位一体”的系统化生物芯片技术服务平台，研制开发出了具有自主知识产权和较强国际竞争力的系列产品，其中多种芯片产品属国际首创。中心已经培养出站博士后3名、博士毕业生22名、硕士毕业生30名，中心现有在读博士生22名、硕士生8名、工程硕士生8名。中心致力于以生物芯片为平台的医学系统生物学研究与开发，先后承担并完成了国家863重大专项课题“生物芯片的研究与开发”以及“973”、“985”、国家自然科学基金等重大课题和攻关项目，在生物芯片的若干关键技术领域取得了一批具有自主知识产权的原创性技术成果。中心自主研发的生物芯片相关产品与服务包括各类生物芯片、生命科学仪器、软件与数据库、生物材料与试剂、对外技术服务等五大类共60余项，已陆续投放市场并远销欧美等二十多个国家，为科学研究、生物安全检测、药物开发和临床诊断等诸多应用领域提供了“全新的高通量技术平台和整体解决方案”。2007年9月29日，国家发展改革委在北京市主持召开了生物芯片北京国家工程研究中心（以下简称中心）项目竣工验收会议。验收委员会由国家发展改革委张晓强副主任担任主任，北京市吉林常务副市长、中国工程院邬贺铨副院长、总后勤部卫生部陈新年副部长、沈倍奋院士担任副主任，相关领域的专家和有关部门的负责同志共20人组成。按照《国家工程研究中心管理办法》（国家发展改革委第52号令）和原国家计委对生物芯片北京国家工程研究中心项目可研报告的批复要求，验收委员会在听取项目建设总结报告、北京市发展改革委的初步验收意见，审阅了相关文件并进行了实地考察，经过认真审议和充分讨论，认为：中心验收资料齐全，建设投资使用合理，内部管理完善，运行情况良好，研究开发、成果转化与产业化能力处于国内领先和国际先进水平，已完成了国家下达的建设目标和任务。中心已逐步发展成为我国生物芯片产业中集技术创新、成果转化、技术服务与推广、复合型人才培养等于一体的重要基地，已成为推动我国生物芯片产业创新发展的重要力量。验收委员会一致同意通过竣工验收，并建议相关部委和北京市各级部门继续支持生物芯片北京国家工程研究中心的发展。伴随我国生物芯片行业的快速发展，为了充分发挥生产、管理、科研等各方面专家在各个行业、产业、企业、组织、机构的标准化工作中的作用，广泛开展生物芯片领域的标准化工作，进一步规范生物芯片产业的管理，促进这一新兴产业的有序发展，2008年10月23日，根据国家标准化管理委员会的批复和相关要求，全国生物芯片标准化技术委员会成立大会及第一次全体会议在京召开。国家标准化委员会、国家发展和改革委员会、教育部、科技部、卫生部、国家质检总局、清华大学、北京出入境检验检疫局的领导和技术委员会全体委员出席了会议。生物芯片标准化技术委员会是经国务院标准化主管部门批准成立, 由国务院标准化主管部门领导，国家质检总局负责业务指导，北京出入境检验检疫局作为承担单位、生物芯片北京国家工程研究中心作为秘书处单位负责日常管理。第一届全国生物芯片标准化技术委员会由40名委员组成，生物芯片北京国家工程研究中心主任程京为主任委员，吴永宁、陆祖宏、周宏灏、康熙雄任副主任委员，生物芯片北京国家工程研究中心常务副主任邢婉丽任委员兼秘书长。全国生物芯片标准化技术委员会的主要任务是按照国家有关方针政策提出生物芯片专业标准化工作的方针、政策和技术措施的建议，负责全国生物芯片标准化的技术归口工作，负责生物芯片的基础、相关产品及检测方法领域的国家标准制修订工作。将按照《全国专业标准化技术委员会章程》及国家标准委有关规定进行管理。中心以市场为导向，在中国成功地探索出了一条“中心+公司”的企业化运行模式，具备了持续的技术创新能力和成果转化能力，走上了良性循环的发展轨道。