生物工程的案例
生物工程賦能美好未來
利用微生物發酵大規模生產人類所需產品的技術即生物工程。
生物工程的前世今生
01
生物工程簡介
生物工程是以生物學理論技術為基礎，定向改造生物或其功能，結合現代工程技術，大規模培養該生物，以生產大量有用代謝產物或發揮獨特生理功能的技術，主要學科包括基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程等。其應用領域包括：
02
傳統生物工程
傳統生物工程是在有限天然樣本中篩選出有用微生物進行發酵釀造的技術，如杜康釀酒、諸葛亮制饅頭都屬于該技術范疇。這些技術給人們的生活帶來了巨大改變，但因為不了解作用機理，應用領域有限。
03
現代生物工程
17世紀中期，列文虎克發明了高倍顯微鏡，幫助人們了解微生物在發酵中的作用。微生物純種培養技術的發展，也使發酵技術從傳統作坊式生產向大規模工業生產轉變。
1943年，通過發酵法實現了青霉素的工業化生產，人類第一次擁有了高效對抗細菌感染的手段，成為一項引領時代發展的重要技術。
此后生物工程應用領域越來越多。目前日常工作中涉及到的頭孢菌素等抗生素，β-胡蘿卜素等維生素，精氨酸等氨基酸類藥物的設計項目都是現代生物工程的成功應用。
生物工程的發展前景
01
生物工程的主要應用
目前生物工程最重要的應用是細胞工廠。
展開 第七屆生物信息與生物醫學工程國際學術會議（BIBE2024）
The 7th International Conference on Biological Information and Biomedical Engineering (BIBE2024)
生物信息與生物醫學工程國際學術會議（BIBE2024）
http://www.icbibe.org/DefaultCn.aspx
2024年8月13-15日 / 中國呼和浩特
第七屆生物信息與生物醫學工程國際學術會議（BIBE2024）將于2024年8月13-15日在中國呼和浩特舉辦，包括主題報告、特邀報告、口頭報告、海報展示等豐富環節。歡迎與會，共享學術草原。
隨著科技的進步和發展，生物醫學工程和生物信息成為日益重要的領域，應用前景非常廣闊，它們的互相融合和協同發展，不僅為醫學研究和臨床應用提供了新的機會，還為個性化醫療、疾病預測和治療等領域開拓了新的可能性。BIBE系列會議專注于生物信息與生物醫學工程領域，旨在提供一個交流和分享最新研究成果、技術革新、理論發展等的平臺。
展開 2019年中國生物醫學與智慧醫療論壇暨第十八屆全國生物醫學工程專業學位研究生教育工作研討會
近年來，生物醫學工程領域發展迅速，智慧醫療產業引人關注，生物醫學工程專業學位研究生教育備受重視。
中國生物化工簡史-生物反應器工程
生物反應工程：生物反應過程的產品包括，生物質，酶，初級和次級代謝產物，蛋白，這些可以廣泛用于制藥、食品，化學，農業或能源生產。反應器，胞外環境因素，包括反應器設計，操作條件和培養基形式，對細胞代謝都有重要影響。目前，生物反應器工程的目標是，探索反應器中細胞生理代謝機制，放大生物過程，滿足低成本生產。
中國生物反應器工程前沿
生物反應過程是一個活細胞的復雜的代謝過程。因此，反應器工程的核心是調控反應器中活細胞的生理狀態。調控也是優化和放大的關鍵。因此，鑒定反應器中細胞的生理和代謝參數，設計合適的生物反應器系統，是優化生物反應器工程的先決條件。
1. 中國科學家的突破
生物反應歷程中，反應器的控制條件會影響細胞微尺度代謝，也會影響宏觀尺度代謝。因此，為了提高反應器的性能，進行了微觀和宏觀尺度的代謝流分析。為了放大生物過程，細胞的生理代謝狀態必需要在實驗室規模反應器進行重現和優化。為了達到這個目的，必需進行大反應器的流體場特性的研究，來理解不同反應器設計和控制條件導致的差異。宏觀生理特性變化分析+流體場和細胞生理代謝特性，可以增強反應器放大過程。
下圖是研究者提出的一個生物反應器增效的技術路線。
上面的這些圖片都是基于生物反應器工程的多尺度理論。
2. 開發可以監測所有宏觀生理和代謝特征的參數的生物反應器
2003年，華東理工大學張嗣良教授和儲炬教授，設計了一款全參數監測反應器，含有一臺反應器，一臺電腦數據收集系統，設計圖如下所示。體積可以從幾十升到300噸。通常，實驗室研究使用的30L或50L的體積可以直接應用到300噸的工業發酵。
3. 海量數據過程軟件包的開發
生物反應器配備自動電腦數據采集系統，實現在線數據監測和采集過程參數。數據采集和電腦控制形成了一個完整的控制系統。
展開 
美國科學家成功將生物工程肺移植到豬身上 這可能會徹底改變器官移植
據外媒SlashGear報道，德克薩斯大學近日宣布，研究人員已成功將生物工程肺移植到成年豬身上。這項工作最近在《科學轉化醫學》發表的一項研究中有詳細介紹。研究人員稱移植并沒有引起并發癥。這一進展為未來的移植接受者提供了希望。
通常情況下，器官移植需要等上幾個月甚至幾年，一些病人在匹配的器官出現之前就過世了。生物工程器官是解決這個問題的有希望的解決方案，可以在實驗室中設計所需的器官，然后移植到患者體內。不過目前這在人類身上無法實現。
然而，新發表的研究揭示了如何成功將生物工程肺移植到成年豬身上，突出了在幾年內取得的巨大進展。生物工程肺是使用支架制作的。研究人員解釋說，這是使用去垢劑/糖混合物消除非同源動物肺的所有細胞和血液，最后只留下“肺骨架”
。研究人員從豬的肺部采集生物工程肺的細胞，利用這些細胞為接受者匹配的移植肺產生組織。
將動物細胞和營養混合物放入具有肺支架的罐中，其中移植肺在30天的過程中生長。在該月的生長之后，將生物工程肺移植到豬中，然后在10小時至2個月的持續時間內終止以研究移植后形成的肺組織。
根據該研究，所有接受生物工程肺的豬在接受移植后都是健康的。在某些情況下，肺部只需要兩周的時間就可以生長出強大的血管網絡，這是使它們生存的關鍵組成部分。生物工程肺繼續在豬身上發育; 研究人員沒有發現任何有問題的跡象。
假設可以獲得足夠的資金來資助這項研究，科學家們樂觀地認為這種生物工程肺可以在5到10年內用于選定的人類患者。
展開 生物工程在我國的發展現狀
關鍵詞：生物工程；進展
生物工程或稱生物技術，簡單地說，是應用科學和工程原理來加工生物材料以提供商品和服務。再具體一點說，是以生物學為基礎，結合化學、物理學以及機械、電子、信息等工程技術，運用近代分子生物學、細胞生物學、發育生物學的成就，按照人類的愿望，改造生物或其功能，培養生物新物種新品種，業且通過組織和細胞培養工業化生產各種產品，或達到特殊目的的綜合性科學技術。生物工程的主要內容包括細胞工程、基因工程、發酵工程和蛋白質工程等幾個方面。
一、生物工程研究和發展概況
1973年重組DNA技術取得成功，1976年就誕生了第一家生物技術公司。1982年第一個基因工程產品一一胰島素投入市場，從而拉開了生物技術產業化的序幕。由于生物技術有明確的應用目標，所以一開始便吸引了大批科學家、企業家的興趣和高度重視，業迅速發展成為重要的高科技開發領域。
目前在世界各國中，以美國的生物技術研究發展最快，成果也最多。美國政府和民間，每年對生物技術的投資達數十億美元，業制定了各項扶植政策，使美國生物技術研究一直處于世界領先地位。近年又相繼批準了一批基因工程產品用于醫藥和大田試驗，使生物技術產業開始出現生機勃勃的局面。在西歐、東歐和日本，乃至一些第三世界國家(包括我國在內)，根據自身的特點，制定了符合各自國情的對策和發展戰略。特別是日本，將很快成為生物技術方面的一個重要國家和市場。日本政府已把生物技術作為未來發展的主要工業，逐年提高生物技術的預算，1989年的研究經費就達6400多萬美元。
生物技術產、業的優點可概括為以下五大方面.①原料可以采用再生的資源多②投資少，③廠房小，對環境的污染也少，④能耗較低和⑥應用范圍廣，覆蓋面大。迄今，生物技術的研究雖然已有一定的基礎，但要取得真正突破，可能是21世紀的事。
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 中醫生物工程的研究
細胞中每一類分子都視為網絡的組成部分，任何兩個分子之間均有聯系，共同參與生物化學反應，結論就是細胞網絡與許多社會網絡一樣，有著相同的連通結構。這樣的共性對于定義基因間的相互作用很有幫助，但并不是所有網絡都相同[5、6]，有時幾個連接破壞而迅速瓦解，有時即便有許多連接被破壞，任何兩個節點間仍可保持通暢，細胞網絡也是如此。理解了生物學網絡的特點，為組建細胞自身系統對其研究奠定了基礎。
5生物學模塊
基因通常結隊工作當細胞分解糖產生能量，激活一組基因來產生各自所需要的酶[7]。理論生物學家提示如果能夠找出這類“聯合作業”，并將其視為獨立分子來理解細胞的復雜活動。即一部分制造蛋白質，一部分復制細胞分裂的DNA，其他部分對特殊的酶做出響應等等。但這些分子不是基因簡單的組合,它們包括了蛋白質，RNA小信號分子和富含能量的分子，即酶等共同執行其功能, 蛋白質組學顯示了它的特殊貢獻。即細胞分裂模塊包裹在膜內，如線粒體是能量的“工廠”。就像組建大樓一樣，模塊之間通過一類或幾類介質分子相互聯系，各部門備有“辦公室備忘錄”這就解決了每個突發件事的需要。可想象設計一種更精密的特定模塊，其小部分分子間相互作用的模塊延伸到整個細胞。模塊的功能來自其他模塊一部分輸入，并產生輸出影響其他模塊。其集體行為的概念類似于生物物理學概念，能表現模塊的特性。即模塊大部分功能特征，來自于潛在成分的特征與它們之間相互作用集合的特征。這對于生物學家來說是陌生的，但將來會習慣這樣的描述。
6TCM生物學
TCM生物學家用生物學微觀實驗手段，即分子與細胞生物學、網絡工程、生物學工程、生物物理學等[8-11]，模擬與解釋TCM的基本理論。需要生物工程、網絡工程與程序工程等共同參與形成綜合性科學。TCM把“天體”對生物體的影響都考慮進去了，在疾病診治基本原則的基礎上還考慮了季節變化。
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 EI檢索的“生物信息與生物醫學工程”國際會議征文 (ICBBE2010) hz
EI檢索的“生物信息與生物醫學工程”國際會議征文 (ICBBE2010) hz
CFP: ICBBE 2010 (Bioinformatics and Biomedical Eng.)
增材制造（3D打印）在生物工程上的應用
下面舉一個在生物工程領域的例子，來進行展示。
首先，在mimics軟件及geomagic軟件中，對CT掃描得到的脛骨進行建模和修復，如下圖所示。
建模完成后，在hypermesh等網格劃分前處理軟件中，對其進行網格劃分。注意，由于該構件是由增材制造來進行分層制造，所以網格劃分也需要遵循一定的層次規律。
網格劃分完成后，將其導入simufact.welding中，進行分層設置，建立起掃描軌跡線，并一一對應。
然后就是求解計算。將計算得到的結果與計算之前的結果可以對比，得到其增材制造后的冷卻階段，模型的總體變形，如下圖所示，是非常明顯的。無論是縱向變形，還是橫向變形，變形量都非常明顯。這也是增材制造仿真的意義之一。
動畫如下所示：
更多詳細內容，可以點擊以下鏈接，查看英文說明：
http://www.linkedin.com/pulse/metal-additive-manufacturing-simufact-louis-lu?trk=prof-post
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中國細胞生物學學會細胞工程與轉基因生物分會/陜西省細胞生物學學會2018年年會在陜西師范大學成功召開
在學會第四屆理事會第一次會議上，邊惠潔理事長對新一屆理事會的工作進行了部署，向積極參加科普活動的各單位頒發了“陜西省細胞生物學學會科普活動優秀獎”獎金和榮譽證書，并主持討論通過了成立學會第一個專業委員會的議題。崔洪勇副秘書長進行了中國細胞生物學學會2018年“諾貝爾獎解讀”活動的動員。
會議期間，中國細胞生物學學會細胞工程與轉基因生物分會召開了第三屆委員會第三次會議。分會會長、空軍軍醫大學邊惠潔教授向委員們匯報了近年來分會的工作和取得的成績，傳達了中國細胞生物學學會對分會工作的要求，向積極參加分會活動的各單位頒發了“科普活動優秀獎”獎金和榮譽證書。分會秘書長孔令敏副教授傳達了中國細胞生物學學會的科普工作精神和要求。
資料來源：中國細胞生物學學會官網，11月5日
展開 四川大學國家生物醫學材料工程技術研究中心王云兵主任團隊招聘科研助理
王云兵教授簡介
王云兵教授是國家生物醫學材料工程技術研究中心主任、四川大學生物材料工程研究中心主任、四川大學生物醫學工程學院學術院長、中國生物材料學會副理事長、科技部生物材料國際交流合作基地主任、教育部組織再生性生物材料科學與工程創新引智基地主任，“百千萬人才工程”國家級人選，“十三五”國家重點研發計劃首席、中國心腦血管聯盟副理事長、國家有突出貢獻中青年專家，國際生物材料科學與工程學會聯合會Fellow。
主要從事用于心腦血管疾病、糖尿病、眼科疾病等治療的新型生物醫用材料和微創植/介入醫療器械的基礎研究與產品應用開發。主持開發了一系列國內、國際首創的醫療器械產品并實現大規模臨床應用。在此基礎上，已申報國內、國際專利300多項，國際期刊發表論文100多篇。
課題組主頁
https://www.x-mol.com/groups/wang_yunbing
具體工作地點
成都市武侯區四川大學望江校區國家生物醫學材料工程技術研究中心
課題組長期招聘科研助理，歡迎有以下科研背景的同學加入：
崗位一：熟悉高分子/有機合成反應，加分項：有開環/離子聚合反應和無水無氧操作基礎；
崗位二：熟悉傳統微球制備或微流控技術微球制備方法；
崗位三：熟悉水凝膠的制備及生物醫學應用。
展開 Ei&ISTP檢索的IEEE生物信息與生物醫學工程（iCBBE 2011）國際會議征文 tf
International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2011) Ei&ISTP Indexed
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The 5th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2011)
第五屆IEEE生物信息與生物醫學工程國際學術會議
Ei & ISTP Indexed
CALL FOR PAPERS
http://www.icbbe.org/2011
Wuhan, China May 10-12, 2011
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The 5th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2011) will be held from 10th to 12th,
展開 Kavazanjian E. 2021年太沙基講座[TL58]: 生物巖土工程
Kavazanjian的主要講授的課程包括: 土力學, 地基工程, 巖土地震工程, 實驗土力學, 地質環境工程和土工合成材料設計. 他的研究領域包括: 使用生物巖土方法(Biogeotechnical methods)改進土的性能，城市固體廢物的靜態和動態特性，廢物密封設施的抗震設計，交通設施的地震工程，地質災害評估和緩解，垃圾填埋場封閉后的使用和開發以及土源熱泵系統的分析和設計。
3 工作成就
2013年2月, Kavazanjian教授當選為美國國家工程院院士，以表彰他在城市固體廢物的巖土工程、廢物密封系統的分析和設計以及巖土地震工程的重大貢獻。(引用國家工程院的原文: "For geotechnical engineering for municipal solid-waste management, earthquake hazard mitigation, and safety of transportation facilities")。
他目前的研究重點是生物巖土工程(Biogeotechnical Engineering)這一新興領域。2015年8月，他成為生物介導和生物啟發巖土工程中心(Bio-mediated and Bio-inspired Geotechnics, CBBG)的主任。CBBG是一個由四所大學聯合成立的, 由國家科學基金會資助的第三代工程研究中心. 這四所大學分別是亞利桑那州立大學(Arizona State University), 加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)、新墨西哥州立大學(New Mexico State University)和佐治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)。
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