生物技術的案例
生物技術的應用
1前 言
生物技術是21 世紀最具有發展前景和活力的學科, 世界各國都將生物技術視為一項高新技術,生物技術在相關領域中的應用也成為研究的熱點。據近幾年來生物技術在食品工業中的應用發展狀況，從利用生物技術改造和開辟食品資源，改善食品品質，改變傳統的食品生產工藝，開發新的食品品種及其它方面的應用總結了其主要成就，并介紹了生物技術在今后食品領域中的研究和開發重點。生物技術也稱生物工程, 是探索生命現象和生物物質規律, 利用生物體的機能或模仿生物體的機能進行物質生產的技術。生物技術包括傳統生物技術和現代生物技術, 現代生物技術是指以現代生物學研究成果為基礎, 以基因工程為核心的新興學科。現代生物技術主要包括: 基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程。現代生物技術可在解決當今世界發展重大問題( 如糧食短缺、資源枯竭、生態環境惡化) 中發揮積極作用[1],本文就此新技術在食品加工中的優勢及應用綜述如下。
2 現代生物技術
2.1 基因工程技術
基因工程技術是現代生物技術的核心內容, 基因工程又叫遺傳工程, 是分子遺傳學和工程技術相結合的產物, 是生物技術的主體。基因工程是指用酶學法將異源基因與載體DNA 在體外進行重組, 將形成的重組因子轉入受體細胞,使異源基因在其中復制并表達, 從而改造生物特性, 生產出目標產物的高新技術。主要包括重組DNA、基因缺失、基因加倍、導入外源基因以及改變基因位置等分子生物學技術手段。基因工程技術在食品工業中的應用, 主要涉及微生物、植物和動物, 通過對被加工材料的處理, 生產出符合人們需要的基因食品。基因工程能夠培育和創造出自然界所沒有的新的生命形態。目前, 用這種技術已培育出多種“工程細菌”, 可以用來生產諸如含有生長激素、胰島素、干擾素的功能食品和可食單細胞蛋白等, 在食品工業中具有廣闊的發展前景[2]。
2024年化學材料、清潔能源與生物技術國際學術會議(ICCMCEB2024)
重要信息
會議官網：http://www.iccmceb.com
會議地點：長沙
征稿主題
新材料的探索
材料性能優化
環保材料的研發
聚合物材料的創新
納米材料的應用
復合材料的發展
智能材料研究
材料改性技術
功能材料開發
材料加工技術
材料界面科學
生物材料研究進展
能源材料研究
光電子材料的應用
材料結構設計
材料失效分析
材料模擬
陶瓷材料的研究
金屬材料創新
材料回收
太陽能新技術
風能利用研究
水力發電的創新
生物質能應用
氫能開發進展
地熱能利用
潔凈煤技術
儲能技術
提高能源效率
分布式能源
智能電網研究
清潔交通能源
能源互聯網
可再生能源
綠色能源政策
能源轉型戰略
低碳能源技術
能源安全管理
清潔能源投資
能源環保創新
基因編輯技術
生物信息學分析
生物制藥進展
合成生物學
微生物應用
基因組學前沿
生物材料的創新
生物工程研究
生物傳感器技術
生物能源的探索
生物醫學診斷
疫苗研發進展
生物育種技術
生物催化應用
生物技術法規
轉化醫學研究
腫瘤生物技術
農業生物技術
海洋生物資源
生物安全挑戰
展開 2023年第12屆生物醫學工程與生物技術國際學術會議（ICBEB 2023）
【大會簡介】
ICBEB自2012年至今，吸引了來自20多個國家和地區的專家學者參會交流，共享生物醫學與生物技術領域的科研成果。會議與多本SCI期刊合作，累計出版1,000多篇原創研究。在各高校、研究所、醫院參會代表的支持下，成為出版社信任并長期支持的會議。
組委會誠摯地邀請相關領域的專家學者參加第12屆生物醫學工程與生物技術國際學術會議（ICBEB 2023），共同探討健康與生物醫學相關領域的論題。
會議官網：http://www.icbeb.org/
會議時間：2023年11月17-20日
會議地點：澳門
出版檢索：SCI檢索/EI會議論文集
主辦方：澳門會議展覽業協會
【本屆亮點】
- 第五屆中國生理信號挑戰賽（CPSC 2023）將在會議同期同地舉行。
- 會議設最佳口頭報告獎、最佳張貼報告獎。獲獎者將有機會免注冊費參加ICBEB 2024。
- 澳門一日參觀訪問。
【論文出版】
ICBEB 2023繼續與眾多SCI期刊合作，錄用的文章將推薦出版至相關主題的SCI期刊或EI會議論文集。
【征稿領域】
生物醫學信號處理和醫療信息；
醫學圖像技術與應用；
生物力學和生物力學工程；
生物信息學與計算生物學，分子生物；
化學，藥理學和毒理學；
生物材料等其它相關議題。
【參會方式】
1. 投全文參會：文章推薦至SCI期刊出版，可選擇在會上做報告或不做報告；
2. 摘要參會：摘要推薦至SCI期刊出版/或僅提交摘要不出版，在會上做口頭報告或者海報展示；
3.
展開 環境監測生物技術
（三）可檢測化學制劑和生物制劑的生物傳感器
美國田納西大學（位于美國田納西州諾克斯維爾）的研究人員利用由生物工程技術制成的、存在雜質時會發出藍綠輝光的微生物，開發成功一種基于芯片的環境生物傳感器樣品。這種被稱為生物發光型生物指示器IC（bioluminescent bioreporter IC，簡稱 BBIC）的器件技術可在眾多的應用（從航天器到反恐）中巧妙地檢測出氨、鋅等各類化學物質。
（四）光纖化學/生物傳感技術
光纖技術與光譜分析技術的有機結合就構成了光纖傳感技術。光纖傳感技術突破了光譜分析的傳統模式，光可由光纖直接導入樣品，而樣品不必放入光譜儀中就能進行測定。特別適用于環境污染物、生物藥物， 以及生產過程的原位、在線監測和對樣品的無損測定。早在十幾年前，人們就曾經預言：光纖傳感技術的出現將不可避免地引起分析實驗室及分析控制儀器的又一次革命。隨著環境科學與生命科學的發展，對各種與人類生存環境密切相關的化學物質的測定和變化過程的監測，已顯得特別突出和重要。由于 FOC&BS 具有實時、在線及遠距離自動監測和對樣品無損測定等特點，人們對它在海洋環境監測中的應用給予了較多的關注，特別是在溶解氧、pH、濕度和水質毒性等監測要素的應用中。
三、生物大分子標記物
生物大分子標記物是指生物體內的一些對外界環境變化敏感并能產生一些可檢測變化的大分子物質，這些大分子物質能夠反映環境變化對生物體的影響。隨著社會對環境保護的日益重視和分子生物學技術的發展，將生物大分子標記物的檢測應用到環境監測中已經成為一種趨勢。生物大分子標記物檢測由于其測定指標全面、準確、系統且具有特異性等優點，近十幾年來作為污染物暴露和毒性效應的早期預警工具已被廣泛應用于環境評價中。
展開 
3D生物打印平臺治療結腸癌，CTIBIOTECH新技術
據CTIBIOTECH公司稱，其技術有可能將開發新藥的時間減少三年，而臨床前評估所需的時間可從六年減少到兩到三年。CTIBioTumour平臺還可以將藥物開發鏈的成本降低約20%，據說每開發一種藥物可節省5.2億歐元。
該公司希望其生物打印平臺將對候選藥物的安全性和有效性進行更好的評估，同時也有助于實施個性化醫療平臺，更好地預測病人對不同癌癥療法的反應。
△由CTI生物技術公司制備的皮脂細胞模型。照片來自CTI生物技術公司。
關于這項研究的更多信息可以在《生物工程和生物技術前沿》雜志上發表的題為："AColorectal Cancer 3D Bioprinting Workflow as a Platform for Disease Modelingand Chemotherapeutic Screening"的論文中找到。該研究由Y.Sbirkov, D. Molander, C. Millet, I. Bodurov, B. Atanasov, R. Penkov, N. Belev,N. Forraz, C. McGuckin, and V. Sarafian共同撰寫。
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2021.755563
用3D打印技術推進癌癥治療
據預測，到2040年，因癌癥死亡的人數將達到1600萬，研究人員和科學家們也正越來越多地關注像3D生物打印這樣的技術如何幫助癌癥患者的診斷和藥物開發。
展開 一文說透生物質發電技術！
生物質發電技術根據工作原理可劃分為直接燃燒發電技術、氣化發電技術和耦合燃燒發電技術三大類。
生物質直接燃燒發電在原理上與燃煤鍋爐火力發電十分類似，即將生物質燃料（農業廢棄物、林業廢棄物、城市生活垃圾等）送入適合生物質燃燒的蒸汽鍋爐中，利用高溫燃燒過程將生物質燃料中的化學能轉化為高溫、高壓蒸汽的內能，通過蒸汽動力循環轉化為機械能，最終通過發電機將機械能轉變為電能。
生物質氣化發電要經過如下環節：（1）生物質氣化，經過破碎干燥等其他預處理的生物質在高溫環境下熱解氣化，產生含有CO、CH4和H2等可燃組分的氣體；（2）氣體凈化，氣化過程生成的可燃氣體通入凈化系統，去除其中的灰分、焦炭和焦油等雜質，以滿足下游發電設備的入口要求；（3）氣體燃燒發電，凈化后的可燃氣通入燃氣輪機或者內燃機燃燒做功發電，也可以通入鍋爐內燃燒，利用產生的高溫高壓蒸汽驅動汽輪機發電。
由于生物質資源分散，能量密度低，收集運輸困難，使得生物質直接燃燒發電對燃料供應的持續性和經濟性有較高的依賴度，導致了生物質發電高昂的成本。生物質耦合發電是利用生物質燃料替代部分其他燃料（通常指煤）進行混燒的發電方式，在提高生物質燃料靈活性的同時減少煤炭用量，實現了燃煤火電機組的CO2減排問題。現階段生物質耦合發電技術主要包括：直接混燃耦合發電技術、間接燃燒耦合發電技術和蒸汽耦合發電技術。
1. 生物質直燃發電技術
基于目前生物質直燃的發電機組，按照工程實踐中使用比較多的爐型可主要分為層狀燃燒技術和流態化燃燒技術兩種[2]。
層狀燃燒是指將燃料輸送到固定或移動的爐排上面，空氣從爐排的底部通入，通過燃料層進行燃燒反應。具有代表性的層狀燃燒技術是引進由丹麥BWE公司研發的水冷振動爐排技術，并于2006 年建造了中國第一座生物質發電廠- 山東單縣電廠。
展開 生物工程技術在現代制藥業的應用
生物工程是70年代產生的一門新的學科，它是通過技術手段，利用生物體或生物過程生產有經濟價值產品的學科。生物工程技術的興起依賴于生物學基礎研究方面的兩個重大突破：一是上世紀 50 年代出現的Watson和Crick的DNA模版學說；二是上世紀60～70年代出現的Jacob 和Monod的操縱子學說。分子生物學迅速崛起，對生命現象的本質——核酸、蛋白質及其相互關系作了較深入的闡述，使人們對生物規律的認識從宏觀進到微觀，認識到生物的復雜現象最終是由生物分子及其特性決定的。此后，以分子生物學基礎理論為指導，又發展完善了基因工程的工具酶和載體，如內切酶、載體質粒、連接酶及其他修飾酶等，使人們能利用重組DNA 分子自如地操作、搬動和改造基因。DNA和蛋白質順序測定方法、基因體外快速突變、DNA人工合成等方法的出現，也導致了基因工程在研究技術方面的逐步成熟和發展。因此，生物工程是基礎科學和應用科學相結合的產物。生物工程的興起，不僅反映出生物學飛躍到一個與過去無法比擬的新水平，而且也反映出人類有效控制生物過程為人類造福的時代已經開始。
生物工程從學科領域可把之歸并為四個分支：基因工程、細胞工程、微生物工程和酶工程。下面對生物工程技術的四個分支作簡要的介紹。
1.基因工程
基因工程又稱遺傳工程，即重組DNA技術的實際應用。
它是把在體外重新組合的DNA引入到適當的細胞中進行復制和表達。其所依托的基礎理論為Watson和Crick的DNA模版學說，Jacob和Monod的操縱子學說。此二者相輔相成地從分子水平上揭開了遺傳密碼的復制、轉錄、轉譯、突變、調節與控制的奧秘，使人們對于生命基本現象實質的認識大大地具體化和深入，揭開了生物遺傳變異的奧秘，堪稱劃時代的成就。
展開 生物3D打印新技術：懸浮層增材制造，為治愈深度皮膚損傷帶來福音
3D生物打印新技術的出現，為解決這個問題帶來了希望，它能夠幫助醫生為患者制造合適的替代移植物。
2022年1月7日，南極熊獲悉，來自英國伯明翰大學和哈德斯菲爾德大學的研究人員就開發了一種新的3D生物打印技術，可用于治療慢性皮膚損傷。該方法被命名為懸浮層增材制造（SLAM），能夠打印出一種新型生物材料，準確地模擬哺乳動物的皮膚結構。
事實上，根據研究人員的說法，這種生物材料是第一個模擬皮膚中所有三個主要層次的生物材料——皮下組織層、真皮層和表皮層，使其成為一種獨特的三層皮膚等效物。早期的實驗表明，3D生物打印的皮膚可以放置在傷口的位置，以誘導愈合，在此過程中減少疤痕組織。
△懸浮層增材制造（SLAM）。圖片來自伯明翰大學。
深入三層皮膚的治療
雖然我們的皮膚非常善于愈合表面的傷口，但更深的慢性傷口的修復往往是一個更大的挑戰。這是因為我們的皮膚實際上由三個不同的層組成，而頂層往往比底層愈合得更快，導致較深的傷口有時會自行塌陷。其結果是疤痕組織和正常皮膚功能的減少。
一段時間以來，醫學研究人員一直試圖開發準確的皮膚替代品，但英國研究團隊確認，這些皮膚模型沒有一個能夠同時模擬真實事物的化學和機械特性。問題出在哪里？模仿三層結構已被證明是困難的，因為每一層的特性都有很大的不同。
"皮膚實際上有三種不同的細胞類型，它們都以不同的速度生長，"該研究的共同作者Alan Smith解釋說。"如果你試圖生產三層結構，它可能非常難以提供每個不同層的要求。"
△皮下層、真皮層和表皮層。圖片來自伯明翰大學。
懸浮層增材制造——SLAM
為了更好地模仿皮膚的自然結構，研究人員采用了SLAM技術。
展開 開啟生物基材料應用新時代，2019國際生物基材料技術與應用論壇精彩內容介紹！
“2019國際生物基材料技術與應用論壇”將在前三屆的基礎上繼續關注“Green Matters”，布局全產業鏈，誠邀國際知名專家外行業領軍企業，重點聚焦生物基產品（化學品、塑料和纖維等）新技術、新工藝、新應用和新趨勢，推動行業健康、快速發展。
【環保學院】生物膜除臭技術在污水處理中的應用
由于微生物除臭技術具有其他方法無法相比的優越性，如工藝簡單、操作方便、去除效果好等，有著廣闊的應用前景。但是，受時間和技術方面的影響，因此還有許多需要解決的問題，如高效率除臭菌株的分離與篩選;高濃度的惡臭氣體、復雜的混合氣體的處理研究;設備的除臭率與工藝參數之間的關系等等，以上這些將是今后科研人員的研究重點，這些研究將為我國的微生物除臭技術實現更大的突破。
ANSYS增材制造解決方案推動航空航天與國防、生物技術和汽車等行業發生重大變革
#ANSYS 新聞# ANSYS增材制造解決方案推動航空航天與國防、生物技術和汽車等行業發生重大變革，ANSYS技術支持更快速、無差錯地制造高度復雜的金屬部件。詳情請看：網頁鏈接
仿真技術在生物醫學領域的應用
近些年來，數值模擬技術在機械，汽車，航空，航天，醫療，電子產品，土木及材料力學等領域得到了廣泛的應用。CAE技術已經發展到我們生活的各個角落，沒有你不敢想，只有你想不到。
今天小編分享的是CAE仿真技術在生物醫學領域的應用。CAE在生物醫療領域中的分析問題通常包括生物固體力學、生物與生理流體力學、細胞生物力學、康復工程力學、運動系統力學等。而隨著仿真分析技術水平的不斷提升以及國內外研究學者對醫療事業的不斷重視，在上述的五個方面從試驗和仿真分析以及解析計算三方面有了很大的發展，尤其是在仿真分析方面，不論是材料本構的開發，還是仿真手段的創新都有許多的新發展。由于CAE仿真的可重復性、高效率和通用性，廣受研究者們的青睞。
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CAE技術在生物醫學領域的典型應用
人類經過長期的勞動進化后,人體骨骼已形成了一個幾乎完美的力學結構。
展開 ANSYS增材制造解決方案推動航空航天與國防、生物技術和汽車等行業發生重大變革
ANSYS技術支持更快速、無差錯地制造高度復雜的金屬部件
匹茲堡訊 – 得益于全新的金屬增材制造解決方案，ANSYS (NASDAQ: ANSS) 正在推動航空航天與國防、生物技術和汽車等行業中金屬部件制造方式的重大變革。新推出的ANSYS? Additive Print?和ANSYS? Additive Suite?可針對金屬增材制造提供功能最強大的綜合解決方案，從而幫助用戶第一次即可成功打印輕量型復雜金屬部件，同時分析微觀結構的屬性和行為。ANSYS新型解決方案可通過限制設計約束顯著降低增材制造的成本，減少浪費并縮短打印時間。
金屬增材制造能夠提供眾多優勢，有望推動工業制造格局發生巨變。隨著產品變得日益復雜，傳統制造方法已經無法滿足不斷增長的需求，因此許多企業必須找到替代方法，用更低的成本打造新一代產品。盡管存在頗多優勢，但當前的增材制造工藝極為耗時而且成本高昂--金屬粉末和3D打印材料的高價格極大地限制了打印過程中的試錯機會。
ANSYS的完整增材仿真工作流程能夠減少相關挑戰，優化流程，并且在打印部件之前幫助客戶快速虛擬地測試產品設計方案。通過在打印之前整合仿真技術，設計人員即可在設計階段設計、測試和驗證部件的性能，甚至無需開啟打印機，這就大幅降低了物理試錯法的高昂成本。
ANSYS Additive Print生成的結果不僅可以向工程師精確展示打印過程中將會出現什么情況，而且能夠在打印之前向設計人員告知部件是否會出現故障，以及故障（如果有）出現的方式、位置和原因。在打印之前進行仿真可大幅減少試錯工作，同時能夠節約高昂的打印成本。
Relativity Space的首席技術官兼聯合創始人Jordan Noone指出："ANSYS幫助我們重新構想如何制造火箭、并讓火箭上天。
展開 ：冷凍生物打印技術的研發、優化和應用
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238521006135
研究者進一步采用冷凍保護生物墨水進行了廣泛的應用性驗證。利用優化好的冷凍保護生物墨水，同時使用具有精確溫度控制的冷凍板，在負載細胞的情況下可以直接在垂直方向上進行擠出式生物打印。有趣的是，垂直冷凍生物打印使得定向冷凍成為可能，由此創造了包含在垂直方向上互連的微通道的結構，也增強了水凝膠的機械性能。與標準水凝膠中的相同細胞相比，垂直冷凍生物打印水凝膠支架中的骨骼肌成肌細胞顯示出增強的細胞活力、伸展和排列形態。該方法進一步擴展到多材料打印，在界面組織工程中尋找潛在應用，例如創建肌肉-肌腱單元和肌肉-微血管單元。這種的獨特的垂直冷凍生物打印技術在各向異性組織的組織工程、藥物發現和個性化治療等中將有廣泛應用（圖2）。
圖2 垂直冷凍生物打印示意圖及其在肌肉組織工程中的應用。
該文章以“Support Bath-Free Vertical Extrusion Cryo(bio)printing for Anisotropic Tissue Manufacturing”為題發表在《Adv. Mater.》上。哈佛大學醫學院、四川大學華西臨床醫學院聯合培養博士羅澤宇，哈佛大學醫學院、南京林業大學聯合培養博士唐國勝 （現廣州醫科大學教授）為論文的共同第一作者，通訊作者為哈佛大學醫學院Y. Shrike Zhang教授。
展開 胰島素合成技術_國肽生物
如果機體內胰島素的量不足就會引發糖尿病，目前胰島素依然是治療糖尿病的特效藥，因此胰島素的人工合成技術一直是生物醫藥領域研究的熱點。現在采用的基因工程技術有兩種方法可以讓微生物發酵產生胰島素。一種就是先在大腸桿菌中分別合成胰島素A鏈和B鏈，然后在體外用化學方法將兩條鏈連接成胰島素。而另一種是采用分泌型載體表達胰島素原，然后將其轉化為胰島素。
近年來，重組人胰島素已在臨床上廣泛應用，但是由于胰島素分子非常容易聚合，在濃度較高的胰島素注射液中主要以二體和六體的形式存在。為解決這個難題，通過蛋白質工程開發出的單體速效胰島素也應運而生。
胰島素的合成相較于普通含有多對二硫鍵的多肽，難點在于其結構中包含了分子間與分子內的兩種二硫鍵，使得幾對二硫鍵的特異性定點形成更加困難，產率低，純度低等結果不可避免地出現了。
固相合成法合成胰島素是我們國肽生物的代表性技術，我們所具有的成熟的胰島素合成工藝已經得到了國內外客戶的廣泛認可和肯定。我們的胰島素產品突破了以往的收率低，純度不高等缺陷，能夠進行大批量生產，并且產品純度能夠高達99%，國肽生物是值得客戶信任的胰島素供應品牌。
合肥國肽生物官網：http://www.bankpeptide.com
歡迎咨詢服務熱線：17718122684；17718122172；17730030476；17718122397
在線咨詢QQ：2853161531；2853161532；2853161530；2853161537；2853161538
郵箱：peptide-1@bankpeptide.com；info@bankpeptide.com；sales@bankpeptide.com
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