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关键词:制药;新技术;发展;分析
中图分类号:X787 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 01-0000-01
生物技术药物(biotech drugs)或称生物药物(biopharmaceutics)是集生物学、医学、药学的先进技术为一体,以组合化学、药学基因(功能抗原学、生物信息学等高技术为依托,以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。
一、当前生物制药技术的发展方向
目前生物制药主要集中在以下几个方向:
1.肿瘤在全世界肿瘤死亡率居首位,美国每年诊断为肿瘤的患者为100万,死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病,目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤,应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤,应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长,阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂,已有3种化合物进入临床试验。
2.神经退化性疾病 老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗,胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎,肌萎缩硬化症,均已进入Ⅲ期临床。美国每年有中风患者60万,死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多,尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少,Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用,现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗,可以消除症状30%。
3.自身免疫性疾病 许多炎症由自身免疫缺陷引起,如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万,每年医疗费达上千亿美元,一些制药公司正在积极攻克这类疾病。
4.冠心病美国有100万人死于冠心病,每年治疗费用高于1170亿美元。今后10年,防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功,这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。
基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟,使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能,正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物,已逐渐进入产业阶段,用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT,用于治疗肺气肿和囊性纤维变性,已进入Ⅱ,Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。
二、现代生物制药新技术发展趋势
未来生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物,并在所有前沿性的医学领域形成新领域。
生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展,而且依赖于很多相关领域的技术走向,例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测,但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。
除了遗传学之外,生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力,使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势,对感染形成新的攻势。
除了解决传统的细菌和病毒问题之外,人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如,正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因,将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况,而且对于解决全球性非法贸易问题具有重大影响。
各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力,成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。例如,美国食品药物管理局(FDA)在药物审批的过程中利用Dennis Noble的虚拟心脏模拟系统了解心脏药物的机理和临床试验观测结果的意义。这种方法到2015年可能会成为心脏等系统临床药物试验的主流方法,而复杂系统(例如大脑)的药物临床试验需要对这些系统的功能和生物学进行更为深入的研究。
药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度,每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资,以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发,即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用对症群体的需要。如果这种技术趋于成熟,可以对制药工业和健康保险业产生重大影响。
关键词:生物识别;微控制器;Blackfin;MSA
引言
生物特征识别技术是指利用人体固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴别认证的技术。生物特征识别技术包括采用人体固有的生理特征(如人脸、指纹、虹膜、静脉)进行的身份认证技术和利用后天形成的行为特征(如签名、笔迹、声音、步态)进行的身份认证技术。与传统的身份鉴定手段相比,基于生物特征识别的身份鉴定技术具有如下优点:(1)不会遗忘或丢失,(2)防伪性能好,不易伪造或被盗,(3)“随身携带”,随时随地可用。正是由于生物特征身份识别认证具有上述优点,基于生物特征的身份识别认证技术受到了各国的极大重视。
生物特征识别技术及其发展趋势
目前,常用的生物特征识别技术所用的生物特征有基于生理特征的如人脸、指纹、虹膜,也有基于行为特征的如笔迹、声音等。下面就这些常见的生物特征识别技术的特点及其发展趋势作一简单介绍。
人脸识别
人脸识别作为一种基于生理特征的身份认证技术,与目前广泛应用的以密码、IC卡为媒介的传统身份认证技术相比,具有不易伪造、不易窃取、不会遗忘的特点,而人脸识别与指纹、虹膜、掌纹识别等生理特征识别技术相比,具有非侵犯性、采集方便等特点。因而人脸识别是一种非常自然、友好的生物特征识别认证技术。
人脸识别技术包括图像或视频中进行人脸检测、从检测出的人脸中定位眼睛位置、然后提取人脸特征、最后进行人脸比对等一系列相关的技术。
最早的人脸识别系统建成于20世纪60年代,该系统以人脸特征点的间距、比率等参数作为特征,构建了一个半自动的人脸识别系统。此时的人脸识别研究多集中于研究如何提取特征点进行人脸识别,如人脸特征器官(眼角、嘴角、鼻孔)的相对位置、大小、形状、面积及彼此间的几何关系等。由于这些特征点难以准确定位、鲁棒性差,因而采用这些方法的人脸识别系统的性能都很低。
自20世纪80年代开始,人脸识别技术出现了基于面部图像的方法。与基于特征点的方法相比,基于面部图像的方法不是提取人脸特征器官这一高层特征,而是将人脸作为一个图像整体,从图像中提取反映人脸特性的特征如DCT变换特征、小波特征、Gabor特征等等。基于面部图像的方法由于利用了更多的底层信息,以及统计模式识别方法的引入,使得这类方法具有非常高的识别率和非常好的鲁棒性。由于基于面部图像的人脸识别算法具有很高性能,目前已经出现了不少推广人脸识别技术的厂商,如国内的北京海鑫科金高科技股份有限公司、国外的LIID等。
为了评测基于面部图像的人脸识别算法的性能。美国ARPA和ARL于1993年至1996年建立了FERET数据库,用于评测当时的人脸识别算法的性能。共举行了三次测试FERET94、FERET95、FERET96。FERET测试的结果指出,光照、姿态和年龄变化会严重影响人脸识别的性能。
FERET的测试结果也表明了基于面部图像的方法的缺点。人脸是一个三维非刚体,具有姿态、表情等变化,人脸图像采集过程中易受到光照、背景、采集设备的影响。这些影响会降低人脸识别的性能。
为了克服姿态变化对人脸识别性能的影响,也为了进一步提高人脸识别性能,20世纪90年代后期,一些研究者开始采用基于3D的人脸识别算法。这些算法有的本身就采用三维描述人脸,有的则用二维图像建立三维模型,并利用三维模型生成各种光照、姿态下的合成图像,利用这些合成图像进行人脸识别。
2000年后,人脸识别算法逐渐成熟,出现了商用的人脸识别系统。为了评测这些商用系统的性能,也作为FERET测试的延续,美国有关机构组织了FRVT2000、FRVT2002、FRVT2006测试。测试结果表明,人脸识别错误率在FRVT2006上下降了至少一个数量级,这种性能的提升在基于图像的人脸识别算法和基于三维的人脸识别算法上都得到体现。此外,在可控环境下,虹膜、静态人脸和三维人脸识别技术的性能是相当的。此外,FRVT2006还展现了不同光照条件下人脸识别性能的显著提高,最后,FRVT2006表明人脸自动识别的性能优于人。值得一提的是,清华大学电子工程系作为国内唯一参加FRVT2006的评测的学术机构,其人脸自动识别性能优于人类。
FRVT2006为人脸识别后续的研究指明了方向,人脸识别中光照、年龄变化依然对人脸识别性能有很大影响,二维人脸识别的性能不比三维人脸识别差。
指纹识别
指纹识别技术是指通过比较不同人指纹中的特征点不同来区分不同人的身份。指纹识别技术通常由三个部分组成:对指纹图像进行预处理。提取特征值,并形成特征值模板。指纹特征值比对。
指纹图像预处理的目的是为了减少噪声干扰的影响,以便有效提取指纹特征值。常用的预处理方法有图像增强、图像平滑、二值化、图像细化等。
特征提取的目的就是从预处理后的指纹图像中,提取出能够表达该指纹图像与众不同的特征点的过程。最初特征提取是基于图像的,从图像整体中提取出特征进行比较,但该方法的精度和性能较低。现在一般采用基于特征点的方法,从图像中提取反应指纹特性的全局特征(如纹形、模式区、核心区、三角点、纹数等)和局部特征(如终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点等)。得到特征点后就可以对特征点进行编码形成特征值模板。
指纹特征值比对就是把当前获得的指纹特征值与存储的指纹特征值模板进行匹配,并给出相似度的过程。
虹膜识别
虹膜相对而言是一个较新的生物特征。1983年,Flom与Safir申请了虹膜识别专利保护,使得虹膜识别方面的研究很少。1993年,Daugman发表了关于虹膜自动识别算法的开创性工作,奠定了世界上首个商业虹膜自动识别系统的基础。随着Flom和Safir专利在2005年的失效和CASIA及ICE2005中虹膜数据集的提供,虹膜识别算法的研究越来越蓬勃。ICE2006首次对虹膜识别算法性能进行了测试。
虹膜识别中需要解决如下两个难点问题:一是虹膜图像的获取,二是实现高性能的虹膜识别算法。
生物特征识别产品的发展趋势
生物特征识别产品逐步从单一PC处理,
转变为分布式计算。用独立的前端独立设备来完成生物特征的采集、预处理、特征提取和比对,而用中心PC或服务器完成与业务相关的处理。阐述这种方式较之传统方式的优点一由于前端采用嵌入式设备,因而自然提出了对数字信号处理器的要求。
生物特征识别技术对数字信号处理的挑战
为了获得更好的性能,研究者们从算法上、应用厂商从应用上对生物特征识别技术进行改进。这些算法根据不同生物特征的特点,采用新的数学模型,有效解决了现有算法的不足,使得生物特征识别技术性能上了一个新台阶。新的数学模型,较之以往的模型更为复杂,计算量更大。为了能够有效的在数字信号处理器上实现这些算法,要求数字信号处理器有更强的处理能力。我们下面结合人脸识别具体说生物特征识别技术对数字信号处理的挑战。
传统数字信号处理中核心算法之一就是傅立叶变换,该变换在通信、图像传输、雷达、声纳中都有很大的作用。但是,在相当长的时间里,由于傅立叶变换的计算量太大,即使采用计算机也很难对问题进行实时处理,所以并没有得到真正的运用。直到傅立叶变换的快速算法即快速傅立叶变换发现后,傅立叶变换的运算量大大缩短,从而使傅立叶变换在实际中得到了广泛的应用,也使得在数字信号处理器上实现傅立叶变换成为了可能。
尽管傅立叶变换对数学、物理产生了深远的影响,但对于大多数应用例如人脸识别而言是远远不够的。比如说人脸图像中,眼睛所含有的信息较其他部分对识别而言非常重要,需要找到一种方法,提取出眼睛这部分重要的信息,并尽量降低不重要的信息对识别的影响。这就需要对人脸图像进行局部分析。然而,傅立叶变换无法进行局部分析,使得傅里叶变换在人脸识别中的应用很有限。
为了提高性能,研究者将数字信号处理领域中新的复杂的变换如Gabor变换、小波变换引入人脸识别中,采用这些变换进行局部分析,提取出对人脸识别有用的特征,从而大大提高了人脸识别的性能。然而,Gabor变换和小波变换的计算量较之傅立叶变换而言非常大,为了在嵌入式设备上实现人脸识别系统,需要高主频、高性能的数字信号处理器来实现,这就对数字信号处理器的设计提出了一个很大的挑战。
从应用角度而言,为了良好的交互性,在实现人脸识别系统时,要求实时实现从视频采集到人脸识别全过程完成(或者至少在1~2秒钟内实现),否则,给人的感觉就不自然、不流畅。因而,从良好的交互性角度而言,在嵌入式设备上实现人脸识别系统需要高性能的数字处理器。
ADI公司的Blackfin系列处理器是一类专为满足当今嵌入式音频、视频和通信应用的计算要求和功耗约束条件而设计的新型16~32位嵌入式处理器。Blackfin处理器基于由ADI和Intel公司联合开发的微信号架构(MSA),它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在了一起。这种处理特征的组合使得Blackfin处理器能够在信号处理和控制处理应用中均发挥上佳的作用―在许多场合中免除了增设单独的异类处理器的需要。该能力极大地简化了硬件和软件设计实现任务。
目前,Blackfin处理器在单内核产品中可提供高达756MHz的性能。Blackfin处理器系列中的新型对称多处理器成员在相同的频率条件下实现了性能的翻番。Blackfin处理器系列还提供了低至0.8V的业界领先功耗性能。对于满足当今及未来的信号处理应用(包括宽带无线、具有音频/视频功能的因特网工具和移动通信)而言,这种商性能与低功耗的组合是必不可少的。
Blackfin处理器具有如下特点:
高性能处理器内核。Blackfin处理器架构基于一个10级RISCMCU/DSP流水线和一个专为实现最佳代码密度而设计的混合16/32位指令集架构,该架构很适合于全信号处理/分析能力。这种架构,使得人脸识别中的复杂的数字信号处理运算在Blackfin上很容易实现。
高带宽DMA能力。人脸识别中需要对图像块进行操作,这就涉及到内存数据存取。采用Blackfin的DMA控制器可以自动数据传输,所需的处理器内核开销极少。这样可以将宝贵的处理器的运算能力用于人脸识别的计算,减小数据存取对性能的影响。
・视频指令。人脸识别中最常进行的操作就是对像素值进行处理,Blackfin处理器具有对8位数据以及许多像素处理算法所常用的字长的固有支持,大大提高了人脸识别的处理速度。
・分层存储器。Blackfin具L1 Cache和L2Cache两级Cache,由于Cache较之外部存储器具有更快的存取速度,因而,在人脸识别时,可以把运算密集的代码放在L1 Cache或L2 Cache中,这样可以有效提高处理速度。
上述Blackfin处理器特点表明。Blackfin系列处理器非常适合处理需要高性能运算能力和高数据吞吐量的生物特征识别技术。
目前,Hisign已经将人脸识别的算法移植到ADI的Blackfin上,性能正在优化中。请继续关注。
摘要:生物技术作为创造未来文明的五大新技术之一,正日益受到世界各国的加倍重视。本文阐述了生物技术的的定义,论述了生物技术的发展现状和发展趋势。
关键词:生物技术 发展现状 发展趋势
1.前言
我国的生化工程学科是在20世纪80年代初开始建立的,20多年来我国经历了将化工技术用生物技术和融合生物技术知识发展生化工程的2个阶段。[1]生物技术服务的领域主要包括医药、农业、食品、化工、冶金、能源等方面。在与人类健康有关的重要领域,已能设计和制造脏器、诊断试剂以及治疗药物;在农业上,能够制造兽药,培养植物细胞、利用基因工程和细胞工程技术获得抗病毒、抗虫、抗除萎剂、抗冻、抗旱、抗盐、保鲜、高蛋白、高养分的植物新品种和良种家禽、家畜;在化工方面,生产氨基酸、生物大分子及基本有机化工产品,如乙醇、丁醇、丙酮等,利用基因工程技术和细胞融合得到高产工程菌,为化工生产提供高效、低成本的新途径;另外在“三废”处理、低品位金属提取、生物能源、煤的气化和液化等方面都有不同进展。这些技术的丰富交叉引起了世界各国的强烈兴趣,生物技术商品化的竞争已经到来。
2.生物技术定义
所谓生物技术,即为应用生命科学研究成果,以人们意志设计,对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。现代生物技术综合分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、化学、物理学、信息学、计算机等多学科技术,可用于研究生命活动的规律和提品为社会服务等。20世纪30年代生物技术以发酵产品为主干,40年代抗生素工业成为生物技术产业的支柱产业,50年代氨基酸发酵和60年代酶制剂工程相继出现,到70年代DNA重组技术使生物技术得到了突飞猛进的发展,并与信息技术、材料技术及能源技术共同构成了人类新的技术革命的基础。[2]
生物技术是现代生物学发展及其与相关学科交差融和的产物,其核心是以DNA重组技术为中心的基因工程,还包括微生物工程、生化工程、细胞工程及生物制品等领域。
3.生物技术的发展现状
近些年来,以基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术发展迅猛,并日益影响和改变着人们的生产和生活方式。所谓生物技术(Biotechnology)是指“用活的生物体(或生物体的物质)来改进产品、改良植物和动物,或为特殊用途而培养微生物的技术”。生物工程则是生物技术的统称,是指运用生物化学、分子生物学、微生物学、遗传学等原理与生化工程相结合,来改造或重新创造设计细胞的遗传物质、培育出新品种,以工业规模利用现有生物体系,以生物化学过程来制造工业产品。简言之,就是将活的生物体、生命体系或生命过程产业化的过程。
生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生物电子工程、生物反应器、灭菌技术以及新兴的蛋白质工程等,其中,基因工程是现代生物工程的核心。基因工程(或称遗传工程、基因重组技术)就是将不同生物的基因在体外剪切组合,并和载体(质粒、噬菌体、病毒)的DNA连接,然后转入微生物或细胞内,进行克隆,并使转入的基因在细胞或微生物内表达,产生所需要的蛋白质。目前,有60%以上的生物技术成果集中应用于医药产业,用以开发特色新药或对传统医药进行改良,由此引起了医药产业的重大变革,生物制药也得以迅速发展。生物制药就是把生物工程技术应用到药物制造领域的过程,其中最为主要的是基因工程方法。即利用克隆技术和组织培养技术,对DNA进行切割、插入、连接和重组,从而获得生物医药制品。生物药品是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料,采用生物学工艺或分离纯化技术制备,并以生物学技术和分析技术控制中间产物和成品质量而制成的生物活化制剂,包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程产品(DNA重组产品、体外诊断试剂)等。目前,人类已研制开发并进入临床应用阶段的生物药品,根据其用途不同可分为三大类:基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。这些产品在诊断、预防、控制乃至消灭传染病,保护人类健康中,发挥着越来越重要的作用。
鉴于世界上技术先进,经济发达国家对生物技术的高度重视,面对世界新技术革命的挑战,我国“863”高科技发展计划把发展生物技术放在首位,结合我国国情,以解决发展我国农业、医药中存在的关键技术为重点,确定了三个主题:一是高产优质抗逆的动植物新品种、二是新型药物、疫苗和基因治疗、三是蛋白质工程。
4.生物技术的发展趋势
4.1生物技术在农业中的发展趋势
充分利用我国丰富的和特有的遗传资源,分离克隆有自主知识产权的基因和基因工程品种已刻不容缓,以期在以“基因”为核心的生物技术产业中取得主动。实现单基因生物抗逆向持久性抗逆、生物性抗逆向非生物性抗逆的转移。重视转基因植物的环境安全性评估,借鉴国外的成功经验,防止转基因植物危害的发生与蔓延。随着基因组时代向后基因组时代的过渡,研究重心已经从揭示生命的所有遗传信息转移到整体水平上对生物功能的研究。因此,在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律的蛋白质学的发展和成熟,必将与基因组研究互相补充,给农业生物技术带来革命性改变。建立一支专门的农业生物技术队伍,尤其是基因工程专业队伍,杜绝一哄而上,避免人财物的无谓浪费,把有限的资金用在刀刃上。
4.2生物技术在环境中的发展趋势
在污染的处理过程中,传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染,且运行费用高,处理问题单一而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性,并可将其作为代谢底物降解和转化因此,生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势,是保障可持续发展的一项最有力的技术措施。[3]
生物技术的发展趋势将朝着传统技术的改良、与其他污染处理手段相结合和与现代高新技术相结合等方向发展,研究高效快速的工艺流程。
4.3生物技术在工业中的发展趋势
工业生物技术的新崛起有两个巨大的推动力,即社会强烈需求和生物技术的进步。人类社会发展迫切需要解决的问题是资源、能源、人口、环境问题.随着生物技术突破性进展,使得人类可以设计和构建新一代的工业生物技术,可高效快速地将各类可再生生物质资源转化为新的资源和能源。工业生物技术在生物能源、生物材料以及生物质资源化方面发挥着重要作用。[4]其中生物能源、生物材料、生物质资源化等都是现在以及将来发展的重中之重。
4.结语
生物技术是2l世纪改变人们生活方式最重要的科技手段。发展生物技术,实现产业化,将为国民经济培育新的增长点。大力发展生物技术和生物技术产业,需要有高水平的专业技术人才,只有高水平的专业技术人才才能掌握现代生物技术,为实现和发展生物技术产业作出应有的贡献。
参考文献:
[1]欧阳藩.生物技术发展现状及发展战略[J].现代化工,2004(6):1-7.
[2]瞿礼嘉,顾红雅,胡苹等.现代生物技术导论[M].北京:高等教育出版社,1998.
1、现代生物技术革命和药学发展
以分子生物学为基础的现代生物技术的发展,为药物的研究和开发开辟了一条前景广阔的道路,近几十年的发展史虽很短暂,但进展神速,内容丰富。回顾现代生物技术发展历程,可以看到,现代生物技术的发展,是由于受到药学进步发展的影响;这中间体现了社会因素、现代生物技术及药物发展的相互促进;因此,探讨分析现代生物技术的发展,就要从药学应用的历史背景入手,通过系统的分析,对现代生物技术在药学中应用,利用高科技手段,才能做出客观的评价,使现代生物技术为小康社会服务,并总结历史发展过程中的经验教训。充实现代生物技术发展的史学内容,有助于应对现代生物技术革命和药学发展中的挑战,期望还可以为生物科技领域的自主创新提供理论和经验支持。
2、我国生物技术产业的发展趋势
改革开放30多年来,随着我国现代科学技术的发展、经济发展的体制环境发生了重大变化,现代生物技术水平迈上了一个大台阶;由于广大人民生活水平的提高,出于健康保健的需求,促进了现代生物技术的发展,使现代生物技术,在社会主义市场经济中得到高速发展。近年美国已经形成五大生物技术产业区,他们的产品会在一段时间里,会继续在全球的科技革命中保持领先地位,引领世界冲向科技界的高峰。同时,在现代生物技术里,产品中下游的分离技术、纯化技术多与化工技术密切相关,因此可以预见,生物技术产业将会成为化工产业的重中之重。相信在不久,就会有许多新型的、利用现代生物技术的高档新型活性微生物及制品,成为世界人民的主要食品的添加剂。
2.1现代生物技术产业化的影响
在近十几年间,现代生物技术的发展,已经被世界科技界认定为重点发展领域,美国生物技术已经成为投资热点。在2000年美国的生物技术工业,就获得330亿美元投资,2001年提高到410亿美元,从投资额的增长中,可以看到美国投资者对生物技术企业前景的看好,也认定现代生物技术比其他高技术企业,在今后的几十年,一定具有更长期的利润空间。从金融市场的投资倾向分析,人类基因的发展由于得到各国的重视,成为股市中的概念股,得到股民的追捧。中国,应用基因工程对优良农林牧渔新品种的创新,也得到高速的发展,对中国经济结构调整必将取得重要作用,培育新产业生物技术的发展,如新型兽用疫苗、活性蛋白与多肤、医药用酶、微生物次生代谢产物(抗生素等),已经成为我国开拓新领域的必由之路,这是中国经济结构调整的必然对策。
在我国市场经济的发展中,现代生物产业发展,必将通过不同方式促进中国国民经济发展:现代生物产业的发展,丰富了国民经济的产业构成,并在整体上增强了国民经济体系的稳定性。将在我国小康社会的建设中,改善其在世界经济交往中的形象,提升我国在世界经济市场的竞争力。
2.2生物技术产业市场竞争的影响
近年来,为提高我国医药企业自身竞争能力,为了保证人民的身体健康,我国在医疗保障方面投入了大量资金,在制药企业的发展中实施了联合或重组,可以使我国的生物技术产业化,转变为以市场为动力、以资本资源优势配置为中心的市场模式。可以预见,我国在医药领域的生物技术的发展,通过企业的联合或重组,必将很快形成现代生物技术与药学发展合作的优势,在世界领域的生物药品市场与国外大公司同台竞争。
2.3中国有不断增大的医药消费市场。
我国居民目前的药物消费水平还很低,据统计人均不到10美元,这与发达国家相比差距很大,当前中等发达国家人均药物消费达到40~50美元,美国的人均药物消费更高,可以达到300美元。随着我国小康社会的实现,为健康买单的理念,将会激发现代生物技术与药学的发展,未来的医药领域的生物技术的市场必将十分广阔。1998年全国药品消费总额约为1000亿元,人均用药80元人民币左右。从我国消费对象的结构来看,我国社会正逐渐步入老龄化,从1979年我国的独生子政策实施30多年,到2013年,我国60岁以上老年人口突破2亿,到2050年左右,老年人口将达到全国人口的三分之一,“银发潮”将对我国的经济、社会、政治、文化发展产生深远的影响。我国新农合制度已覆盖约8.12亿人,覆盖率达98%以上。今年,新农合全国人均筹资达到340元,其中各级政府补助增加到人均280元,新农合总筹资额可达到2700亿元。随着我国小康社会的建设,农村合作医疗的进展已经得到高速发展,农民为健康药品的消费,必将推动现代生物技术与药学产业市场的发展。
关键词:生物技术;基因工程;病害;虫害;防治
随着我国经济社会的不断发展,我国农业科技水平有了长足的发展,我国农业科技的研究和发展也取得了飞跃式的发展。
1在植物病害防治中,生物技术的应用
1.1抗病毒基因工程
自从抗TMV转基因植株诞生以来,植物抗病毒害基因工程的发展就不断开展起来。病毒外壳蛋白可以有效起到对病毒的抗击能力,我国和国外的一些研究已经将诸多病毒的外壳蛋白予以转化,并拥有遗传功能,实现了对于病毒的免疫功能[1]。
1.2抗真菌基因工程
研究人员经过试验研究证明,几丁质酶具有移植病原真菌的作用,而植物能够产生几丁质酶,就是因为植物受到了来自于体外病菌的攻击,植物自身启动了防御机制而形成的。在对菜豆的几丁质酶的研究当中,发现菜豆对于田间的立枯病菌具有较强的抗菌活性,具有转基因的菜豆死亡率不到40%,而没有经过转基因处理的菜豆死亡率则超过了50%,具有显著的抗真菌效果[2]。此外,研究人员从水稻、甜菜以及油菜等多种农作物中发现并分离出了几丁质酶基因,并针对抗真菌进行了相关实验,均产生了明显的抗病源真菌的显著效果。
2在植物虫害防治中,生物技术的应用
植物病虫害生物技术是我国生物技术领域的重要研究成果,我国的植物病虫害生物技术是将植物、动物以及细菌自身的抗虫基因通过生物技术手段提取出来,并将其提取出来的抗虫基因植入到植物当中,从而使得植物具有抗虫转基因的作用。目前,我国通过生物技术已经培育出多个抗虫害的植物品种,能够防治10多种虫害,并且通过试验证明,防治虫害的效果良好。蛋白酶抑制剂在各种生物体内均有存在,它能够去掉生物体的代谢具有基础性作用,还能够抵抗非自身的蛋白水解酶对生物体自身的侵害。研究人员通过试验研究证明,当植物受到来自于外界的攻击和损伤时,植物体内会分泌的蛋白酶抑制剂会陡增,据此推断,蛋白酶抑制剂在植物受到虫害时,起到防御功能。我国此领域的研究人员,对于我国多个植物进行了蛋白酶抑制剂的研究,均证实具有此种效应[3]。
3生物技术在植物病虫害防治中的展望
随着我国生物技术的不断发展,我国对于植物病虫害防治的水平也随之不断提高,我国对于病虫害防治基因的研究不但深入,而且全面,不断对病虫害防治的发生和病菌的作用机理进行更加深入地研究和剖析。生物技术的研究和深入地发展已经从理论研究阶段逐步向实际应用方向发展,通过将抗虫、抗病毒以及抗真菌的基因转基因到植物体内,进行植物病虫害的防治,利用转基因工程达到植物病虫害防治的目的。生物技术是我国研究人员防治植物病虫害的新途径,能够具有针对性的消灭病虫害,还避免损伤有益菌群和真菌[4]。随着生物技术的深化研究和发展,生物技术防治植物病虫害的转基因效果会更加优良,遗传基因工程将会是未来的生物技术防治植物病虫害的主要方向和趋势。有生物技术病虫害防治领域的专家学者预测,未来10年,我国在植物病虫害的防治方面,有可能实现大面积应用转基因工程方法来面对植物病虫害的侵袭。甚至有许多的生物技术专家认为,未来人类的农业生产当中,大部分农作物将会是转基因工程的产物[5]。
4结语
随着我国科学技术的不断进步,对植物病虫害防治的研究也取得了长足的进步。我国生物技术日新月异的发展,为我国植物与病虫害之间的致病机理和影响关系提供了研究基础,是通过不断深入和全面对于病虫害致病机制的研究,从而实现对于植物的基因优化和改良。生物技术在植物病虫害防治当中的广泛应用,能够有效提高植物病虫害的防治率,有效保证我国植物的良性发展,提高我国植物的成活率、质量和产量。本文深入研究了生物技术在植物病虫害防治当中的广泛应用和发展前景,同时对于生物技术防治植物病虫害的机理进行了阐释,并对生物技术在植物病虫害的应用做了论述,展望了未来生物技术在植物病虫害方面的发展趋势和生物技术的发展方向。
参考文献
1吴霞.生物技术在园林植物病虫害防治中的应用[J].现代园艺,2016(22)
2陈和平.生物技术与植物病虫害防治技术研究[J].时代农机,2016(3)
3窦宝峰.生物技术在植物病虫害防治中的应用及其展望[J].农业与技术,2015(12)
4黄正鸿.生物技术在植物病虫害防治中的应用及其展望[J].农业与技术,2014(7)