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生物技術的定義范文1
摘要:采用合理的混煉、硫化、清洗等工藝路線,控制必要的溫度、壓力、生產時間等工藝參數,生產的鹵化丁基橡膠塞符合國家食品藥品監督管理局頒布的《注射用無菌粉末用鹵化丁基橡膠塞》(ybb00052005)標準的要求。
關鍵詞:鹵化丁基橡膠塞 生產工藝 工藝參數 標準要求
0 引言
鹵化丁基橡膠的研究開發始于20世紀50年代以后,目的是提高鹵化丁基橡膠的硫化性能,并改進它與其他橡膠并用的相容性能。醫用膠塞要求膠料無毒、無臭、無味、無抽出物,耐醫藥化學品,且能承受多次加熱消毒,自封性好,耐針刺,具有低透氣,透水性能等。
我國對鹵化丁基橡膠的研制工作起步較晚,國家食品藥品監督管理局了在2004年12月31日所有抗生素粉針一律停止使用天然膠塞的規定,并于2005年國家食品藥品監督管理局頒布了《注射液用鹵化丁基橡膠塞》(ybb00042005)、《注射用無菌粉末用鹵化丁基橡膠塞》(ybb00052005)行業標準。
生物技術的定義范文2
關鍵詞:生物技術 發展 人類
一、引言
1917年匈牙利工程師K.Ereky首次使用“生物技術”這一名詞時,其原意是指用甜菜作為飼料進行大規模養豬,即把生物原料轉變成產品。
1982年國際經濟合作及發展組織提出的生物技術定義為:“生物技術是應用自然科學及工程學原理,依靠生物作用劑的作用將物料加工以提供提品為社會服務的技術”。這里所謂的“生物作用劑”是指酶,整體細胞或生物體,一般也稱生物催化劑。1997年加拿大提出的定義:“生物技術是指自然或人工狀態下,直接或間接地將科學和工程學方法應用魚有機體的活體或部分組織,以實現對生產和服務過程進行創新或改進現狀的目的”。2001年美國認為:生物技術是應用分子和生物細胞的工藝來解決問題、進行研究、生產產品并提供服務。
總之,生物技術是一門多學科、綜合性的技術科學,最終目的是建立生產過程或為社會服務。其中涉及到的學科包括生物學、化學、工程學、醫學、藥學和農學等。
二、生物技術在食品工業的應用
應用于食品工業的主要生物技術包括基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程4個方面內容。
基因工程又稱為DNA重組技術,是以分子遺傳學為理論基礎,以分子生物學和微生物學的現代方法為手段,將不同來源的基因按預先設計的藍圖,在體外構建雜種DNA分子,然后導入活細胞,以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品。它是現代生物技術的核心內容,可以將此技術應用于食品包裝、食品保藏、貯運等中,以改變包裝材料,降低生產成本;延長食物的貯藏期,改變傳統的貯運方式。如通過轉基因技術生產的延熟番茄,主要通過乙烯合成途徑調控,抑制乙烯合成,從而達到延遲成熟、耐貯藏的目的。
細胞工程是指應用現代細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法,按照人們的需要和設計,在細胞水平上的遺傳操作,重組細胞的結構和內含物,以改變生物的結構和功能,即通過細胞融合、核質移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養等方法,快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術。細胞工程作為科學研究的一種手段,已經滲入到生物工程的各個方面,成為必不可少的配套技術。在食品等領域中,細胞工程正在為人類做出巨大的貢獻。羅自生等報道,在搖床轉速160r/min、pH為4.5、溫度為25℃時,固定化醋酸桿菌細胞能有效地脫除柑桔汁中由檸堿所引起的苦味,并且固定化細胞的熱穩定性比游離細胞好。
酶工程是生物技術的一個重要組成部分,指在一定的生物反應器內,利用酶的催化作用,進行物質轉化的技術,可應用于食品生產過程中物質的轉化,如纖維素酶在果汁生產、蔬菜汁生產、速溶茶生產、醬油釀造、制酒等食品工業中應用。
發酵工程是生物工程技術的重要組成部分,是生物技術產業的重要環節,是通過現代工程技術手段,利用微生物的某種特定功能,產生有用的物質或使微生物直接參與控制某些生產過程的技術。人們熟知的利用酵母菌發酵制造啤酒、果酒、工業酒精;利用乳酸菌發酵制造奶酪和酸牛奶等都是這方面的例子。隨著科學技術的進步,發酵技術也有了很大的發展,并且已經進入能夠人為控制和改造微生物,使這些微生物為人類生產產品的現酵工程階段。現酵工程作為現代生物技術的一個重要組成部分,具有廣闊的應用前景。
三、當今中國的前沿生物技術
在納米藥物載體、納米生物材料、納米生物傳感器等的研究和應用方面取得了重要的進展。多項高靶向、緩解納米以藥制劑進入臨床研究。3項納米藥物制劑完成臨床前研究,已經申報臨床批件的納米藥物制劑。自主研發了多項納米生物材料產品,主要包括膽道支架、骨修復用納米生物材料、心血管修復用納米生物材料等。在納米生物器件研發方面也取得了重大突破。
DNA受損細胞自我清除的內在機理研究取得種重要進展;在抗病毒天然免疫信號轉導分子機制領域取得重要原創新突破;在神經營養因子和受體復合物結構研究方面取得重要進展;高發及突發傳染病重要病原微生物蛋白質三維結構研究取得重大突破。
癌癥基因組研究發現多個潛在的藥物靶點;全基因組功能區DNA甲基化監測方法大幅度降低成本;開發出新一代磷酸化多肽高選擇性富集技術;蛋白質相互作用技術研究取得重大進展;建立了先進的時間分辨免疫學檢測技術平臺及抗體制備平臺技術。
開發蛋白質鑒定軟件性能達到世界先進水平。中國科學院計算機技術研究所對一系列質譜數據分析和蛋白質及其修飾鑒定核心算法研究,實現了多種蛋白質庫檢索關鍵技術,在此基礎上開發了穩定可靠的蛋白質鑒定軟件PFind單機版和并行版。
完成工業生物過程生物信息數據庫設計,提出阿維鏈霉菌胞內蛋白酶譜研究方法,解決了阿維菌素生產的瓶頸;運用計算機導向藥物分子設計,發現離子通道阻斷劑;開展多囊腎病治療藥物先導化合物的設計,確定5種優選化合物,并完成了化合物的放大合成,為后續研究奠定了基礎;研發一批用于重大疾病臨床診斷、治療及預后判斷的試劑盒、生物芯片和預測模型;肺癌的分子分型基礎上的個體化治療研究取得顯著進展。
生物技術的定義范文3
關鍵詞:森林;病蟲害防治;生物技術
一、森林病蟲害防治中生物防治技術分析
經過多年的發展,我國森林保護工作取得了顯著的成效,伴隨著城市化進程不斷加快,人們對森林環境的要求和重視也不斷受到重視。但是在森林資源的開發和保護過程中,病蟲害的發生容易對森林資源的保護產生極具破壞性的影響,并且當前我國的森林病蟲害防治工作所采取的方法主要是化學方法防治?;瘜W藥物不僅會對森林的整體環境帶來不可忽視的破壞作用,而且還可能會對森林資源造成不必要的污染,所以針對當前森林防治工作的具體現狀,在森林資源的病蟲害防治工作中,加強生物技術的使用可以有效提高對森林資源的保護力度。
要研究生物防治技術的應用首先需要掌握生物防治技術的具體定義,具體而言,生物防治技術的原理是以生物鏈為依據,遵循多種生物的克制關系原則,向森林中投放病蟲害的天敵,從而降低病蟲害發生的幾率。與傳統的化學防治方法相比,這類方法可以降低化學藥物的使用,更加環保高效。通過具體的分析,可以發現在當前森林病蟲害防治過程中所使用的生物防治技術具有明顯的優點,一方面生物技術防治殘留毒性的可能性幾乎沒有,其安全性很高,而且對于周圍環境不會帶來不必要的污染。由于生物防治是使用害蟲的天敵所以不會出現化學防治方法的副作用,比如如果使用時間過長就會讓病蟲害產生對藥物的抗性;另一方面生物技術的防治效果有保障,在森林生態系統中形成病蟲害的天敵群體或者微生物群,對于防治病蟲害具有長期效果。針對生物技術的應用特點,在應用生物技術的過程中其原材料相對較多而且常見,甚至有的生物資源能夠實現就地找尋,從而有效減少生物技術應用過程中所消耗的成本。
二、生物技術在森林病蟲害防治中的應用
在森林病蟲害防治工作過程中使用生物技術具有明顯的優勢,不僅能有效提高病蟲害防治效果,而且可以對于森林生態環境的保護也有積極的促進作用,正是在這種大的背景下,生物技術越來越受到推崇,所以加大對森林病蟲害防治過程中生物技術的應用力度顯得極為迫切,結合病蟲害防治的具體實踐,本文將詳細分析生物技術的應用狀況和注意條件,以更好的發揮生物技術在森林病蟲害防治工作中的積極作用。
(一)保護和利用森林害蟲天敵
為了推動生物技術在森林病蟲害防治過程中的有效應用,首先要充分做好森林區域生態自然界內天敵昆蟲的保護和引入,按照天敵昆蟲的具體生活環境可以適當為其營造有利其生長的環境。為了更好的保護天敵昆蟲的生活條件和環境,可以通過種植多種樹木,混合種植各類植被以充分保護天敵昆蟲的食物充足和生長繁殖條件。同時為了讓天敵昆蟲更好的發揮生物防治的作用,建議在害蟲繁殖時期,在森林區域內投放其天敵昆蟲,有效增加森林生態環境區域內的天敵昆蟲總體數量和森林生態系統中天敵昆蟲的種類。在具體運行過程中,由于森林生態系統中害蟲種類和數量較多,僅靠投放一種害蟲天敵無法取得防治效果,并且也會因為天敵昆蟲的數量少或缺乏生存條件和食物而不能有效發揮作用,針對這一現實情況可以對害蟲天敵通過人工養殖的途徑來人為增加森林生態系統中害蟲天敵的數量和種類,進而可以更好的確保滅蟲的效果。比如為了防治松毛蟲對森林的破壞,可以對松毛蟲的天敵赤眼蜂采取人工養殖的方法,然后再將赤眼蜂投放入森林之中。另外,在對森林的日常養護過程中要注意保護害蟲天敵及其生活條件,創建害蟲天敵的生存環境,并注意維護好害蟲天敵的繁殖環境和條件,確保害蟲天敵在繁殖時期能實現正常繁衍。
(二)推廣生物農藥防治技術的應用
在森林病蟲害防治工作過程中,生物農藥防治技術與化學農藥相比,具有明顯的優勢,不僅對環境的破壞作用明顯小于化學農藥,而且生物農藥大多是從菌類中提煉獲得的,所以不會對森林的整體生態環境造成污染,并且生物農藥也不會對人體產生副作用,應用環境相對安全。因為生物農藥具有極強而單一的殺傷性,也就是說,在使用生物農藥的具體使用過程中,只會對一種害蟲發揮效果,并不會破壞其他害蟲天敵或森林的有益生物,從這一層面來看,使用生物農藥對于森林生態平衡可以發揮良好的保護作用。在制作森林病蟲害防治過程中的生物農藥時,要注意使用森林中的天然微生物,通過這一方式不僅可以有效防止害蟲對其產生抗藥性,而且還可以有效降解森林土壤中的一些殘留物質。另外,使用生物農藥進行病蟲害防治,可以實現對病蟲害的長期性控制,需要結合森林病蟲害的具體情況,合理使用生物農藥,努力做到病蟲害的有效治理。
(三)合理引進生物酶防治技術
隨著近幾年來生物技術的不斷發展,生物技術取得了更深層次的進展,其具體方法和技術也實現了多樣化的進步,在諸多的生物技術中,生物酶防治技術的應用前景較為廣泛,并且生物酶防治技術的防治作用也較為明顯,生物酶發揮防治病蟲害的原理是通過抑制昆蟲體內的蛋白活性,進而破壞昆蟲的相關內部組織系統,導致森林害蟲無法正常生存而死亡。比如由于大部分的生物體中都含有蛋白酶抑制劑,這種生物酶的作用主要是在確保生物體內正常代謝活動開展的同時,對其他外來蛋白水解酶進行有效的抵制,通過這種方式可以有效抑制森林害蟲的生長,進而推動森林生態系統的可持續發展。
三、結語
總而言之,與傳統的森林病蟲害化學防治方法相比,生物技術的應用不會像化學方法那樣對森林生態系統造成不利的影響,而且通過使用生物技術,著重加強對森林病蟲害的自然防治,能夠更有效的防治森林病蟲害的發生。
參考文獻
[1]葉百誠.分析生物技術在園林植物病蟲害防治中的應用[J].農業與技術,2012(05).
生物技術的定義范文4
關鍵詞:現代科技;發展;科技倫理;道德
一、科學技術活動帶來的倫理道德問題
審視科學技術的發展,人類一方面享受科學技術發展所到來的文明成果,同時也承受著與科學技術發展密不可分的令人不堪忍受的沉重代價,在一定程度和范圍內科學技術發展與人的價值理想相背離,成為一種超出科學技術本身而具有負面社會效應的社會問題。早在19世紀,馬克思就針對科學技術發展所到來的倫理問題已經產生的負面社會效應進行過深刻的論述,他說,“在我們這個時代,每一種事物好像都包含有它自己的反面。我們看到,機器具有減少人類勞動和使勞動更有成效的神奇力量,然而卻引起了饑餓和過度的疲勞……技術的勝利,似乎是以道德的敗壞為代價換來的?!?/p>
二、科技倫理問題的表現
1.網絡技術對科技倫理的沖擊
(1)網絡技術的概述。網絡技術是以計算機信息科學為基礎,以計算機為載體,最大范圍提供信息服務的一項新興先進技術。網絡技術是計算機技術應用的具體形式,也是計算機技術的新的發展階段。自20世紀80年代起,網絡技術在全球范圍內的廣泛應用,已經對人們的生產生活、思維觀念及生存方式產生了變革性的影響,可以說這是人類科技史上的一個里程碑。但是網絡技術也是一把“雙刃劍”,它在為人類帶來巨大利益的同時,也對現有的社會倫理體系造成了巨大的沖擊和挑戰,面對網絡技術所引發的隱私權、知識產權、國家之間不平等、非人性等倫理問題,人們有些不知所措。
2.倫理問題及反思
(1)隱私問題得不到保護。網絡主張系統要開放,符號要通用, 強調言論的自由與人際關系虛擬溝通, 鼓勵追求“真實”與張揚“個性”。作為它的結果,這也會使個人的隱私權被剝奪, 私人生活價值受到貶值。面對電腦黑客無孔不入的盜竊行為,信息的安全性就顯得岌岌可危,人們往往在不知情中就受到損害,因而侵犯個人隱私的問題也越來越引起人們的高度重視。據專家分析這種侵犯一般分為三種類型: 第一對個人隱私的直接侵害。第二對個人隱私進行多手傳播。第三對個人信息進行歪曲。
(2)知識產權受到侵犯。知識產權被定義為:公民或法人等主體依據法律的規定,對其從事智力創作或創新活動所產生的知識產品所享有的專有權利,又稱為“智力成果權”、“無形財產權”,主要包括發明專利、商標以及工業品外觀設計等方面組成的工業產權和自然科學、社會科學以及文學、音樂、戲劇、繪畫、雕塑、攝影和電影攝影等方面的作品組成的版權(著作權)兩部分。據專家研究,網絡使用中出現的知識產權問題大致存在以下幾個方面:第一, 知識產權的形式發生了變化, 給侵犯知識產權的界定也帶來了困難。第二, 有形載體的“無形化”, 使知識產權的專有性和物質化不再明顯。第三,在網絡上有無產權的信息是難以分辨。
2.生物技術對科技倫理的沖擊
(1)生物技術的概述?,F代生物技術主要分為基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程。這些技術不是獨立發展的,而是相互間有著密切的關系。往往是通過其中某個技術的發展帶動其他技術的發展。例如“通過基因工程對細菌或細胞改造后獲得的工程菌或細胞,必須通過發酵工程或細胞工程來生產有用物質?!卑凑宅F代生物技術的目的和用途,還可分為諸如醫學生物技術、農業生物技術、工業生物技術、環境生物技術、軍事生物技術、海洋生物技術等。
(2)倫理問題及反思?,F代生物技術的廣泛應用為人類社會帶來了美好的前景,它在為人類解決大量實際問題的同時,也有可能帶來一些不利的影響,產生社會問題。轉基因生物產品可能會對人體健康產生影響。當人體食入轉基因食品,就有可能出現過敏反應。目前已經出現了飲用轉基因大豆豆漿過敏、轉基因西紅柿導致過敏、堅果作為基因被導入其他生物引起人體過敏等現象。在進行轉基因作物實驗時,較為常見的標記基因是使用抗生素抗性基因來充當,這也有可能讓人體對抗生素的耐藥性增加。轉基因微生物有可能會與其他生物進行遺傳物質交換,這樣就會增強有害生物的危害性或產生新的有害生物,導致疾病流行。轉基因生物可以破壞生態環境和影響生物多樣性。運用現代生物技術生產出抗旱、抗鹽堿、抗病毒、抗害蟲作物的同時,可能會導致生物多樣性遭到破壞,甚至一些物種會滅絕,還可能會加速土壤侵蝕和沙漠化。當轉基因植物大面積種植時,由于轉基因植物病毒載體使用可能導致病毒基因在全部細胞中普遍存在,它的重組風險比普通植物要高出許多,將會出現難以預料的問題。
參考文獻:
[1]李春秋.當代生命科技的倫理審視[M].江蘇人民出版社,2002
[2]柳蘭芳.當代生態文明視閾下的科技倫理探析[J].湖北經濟學院學報(人文社會科學版),2012
生物技術的定義范文5
文獻提出了一種以多主體的順序“接力”為主要特征的創新模式,并稱之為“接力創新”。文獻[2]預測在生物制藥業、生物農業、信息業、納米業等新興產業中廣泛存在接力創新。其中,接力創新在生物制藥產業的普適性已被文獻[1,3-4]等證明。文獻[5]驗證了信息產業(主要是新一代信息技術)中也大量存在接力創新。那么,農業生物技術、納米技術等是否也如預測的那樣遵循接力創新呢?如果遵循,那么是否具有自身的特性以及為何會形成這種特性呢?這些問題尚未得到回答①。與生物制藥產業相類似,生物農業產業同樣建立在現代生物技術的基礎上,并且是除生物制藥產業以外運用現代生物技術最為廣泛、發展最為迅猛的產業,也是中國戰略性新興產業中的重點產業。從理論層面看,研究農業生物技術的接力創新可以拓展接力創新的應用范圍、深化和完善接力創新的相關理論。從實踐層面看,中國是一個農業大國,生物農業產業的發展對于促進中國農業技術現代化、保障國家安全具有重要的戰略意義。揭示農業生物技術的接力創新的特性,為中國生物農業的產業創新研究提供了一個新的視角,可以幫助相關創新主體明確定位、科學決策,指導產業集群、創新網絡、產業政策等方面的研究。本文采取多案例研究方法,通過與生物制藥技術等的接力創新進行對比,探索農業生物技術的接力創新②。下文安排如下:在文獻回顧的基礎上提出研究變量;進行研究設計;通過案例分析得出主要發現;探討農業生物技術接力創新的形成機理;總結研究結論和政策啟示。
2文獻回顧與研究變量
2.1文獻回顧
接力創新的淵源可以追溯到Pavitt對“基于科學的高科技部門”的論述[6]以及國家創新系統中“基于科學的體制”[7-8]?!澳J?”等理論也強調了“后現代”社會中科學研究與創新的交互作用[9],并進而形成“三螺旋”模型所描述的大學承擔企業功能、企業承擔學術功能的現象[10]。這些經典研究(但不限于這些研究)事實上分離出一類基于科學的創新。例如:Pisano認為科學的深度參與導致生物制藥是“基于科學的商業”[11];陳勁、趙曉婷和梁靚指出生物制藥等領域的創新是“基于科學的創新”[12];對納米產業的研究也佐證了這種特性[13]。那么,這類基于科學的創新如何才能獲得成功?生物制藥創新研究逐步揭示出接力創新這一新型創新模式,給這個命題提供了較為完美的答案。①文獻[3]提出:專家型公司是建立在科學研究的基礎上的、專注于分子生物學研究和現代生物技術研發前端的小型生物技術企業;而核心公司是在新藥的研發、生產和營銷等方面具有綜合組織能力的大型一體化公司。生物制藥源于20世紀70年明的DNA重組技術[14],當前已成為涉及分子生物學、基因組學、蛋白質組學、遺傳學、生物化學、組合化學、生物信息學、計算科學和納米技術等眾多科學技術的復雜體系[11]。文獻[15]指出生物制藥創新主要來自大學,大學、公共研究機構、盈利性公司等不同類型的組織在創新過程中建立聯系、共同參與創新[16-18],大型制藥公司與利用生物技術開發新藥的專業化企業之間是合作關系[19]。李天柱、銀路和石忠國等最早提出生物制藥創新中專家型公司與核心公司之間合作的本質是兩者的接力創新,技術轉讓、合同研究、并購、聯盟等常見的合作方式其實是實現接力的具體手段[3]①。在此后的研究中,李天柱等進一步針對生物制藥起源于基礎科學研究的特性,將大學等公共研究機構納入接力創新框架,提出了接力創新的完整概念,分析了“大學-專家型公司-核心公司”之間的主要接力關系和接力方式[1],并探討了接力創新的一般規律和發生機理,比較了接力創新與合作創新(包括產學研合作)、開放式創新和二次創新等其他典型創新模式的異同及應用思路[2]。雖然接力創新概念的提出時間較晚,但是由于它對基于科學的創新具有重要價值,已引起了一些學者的關注。文獻[5]驗證了信息產業中廣泛存在接力創新且它具有自身的特性;有學者運用接力創新研究了區域創新平臺、新興產業載體等[3-4,20-21]。然而,總體來看,目前關于接力創新的研究主要是基于生物制藥產業開展的,而生物農業產業等其他基于科學的產業是否遵循接力創新及其特性則尚無專門研究。
2.2研究變量
本文旨在驗證前人對接力創新的推斷,但是由于針對農業生物技術的類似研究尚屬空白,因此本文實際上屬于對農業生物技術接力創新的探索。針對這一研究目的,首先,本文將研究問題明確為“農業生物技術是否遵循接力創新,如果遵循,那么是否具有自身的特殊性及其形成機理是什么”,以避免被海量數據所“淹沒”[22];其次,除了可從研究問題直接推出的研究變量外,本文并未事前指定其他變量,以防止在研究過程中束縛思想、阻礙新理論的構建;最后,本文借鑒現有文獻的邏輯,但盡量保持開放心態,以免限制研究發現和產生偏差[22]?;谏鲜鏊枷耄鶕硇晕墨I[1-3]鋪墊的理論基礎,本文利用如下變量研究農業生物技術的接力創新:1)接力創新。接力創新的本質是:能力顯著異質、優勢明顯互補的創新主體共同參與創新,但各主體加入創新過程的時間有先有后,且它們承擔不同的任務,在創新過程中地位平等、缺一不可、各司其職、很少“越界”,主體間的順序接力推動創新獲得成功。也有文獻指出,在新興技術的創新中,能力互補的創新主體通過聯盟等組織間合作方式共同完成創新是一種普遍現象[23],因此不能認為只要多個主體共同參與的創新就屬于接力創新。為了使研究更加嚴謹[24],針對接力創新變量,本文提出一個競爭性解釋:農業生物技術不遵循接力創新,實際上只是采取了戰略聯盟等合作創新模式。2)接力關系。接力關系這一變量是參照當前接力創新最為典型的生物制藥產業而提出的,其存在的前提是接力創新變量能夠得到較好的解釋。具體而言,農業生物技術創新過程中可能存在如下接力關系:第一,以不同創新主體之間的知識創造接力為主線;第二,以不同主體之間的知識產權接力為實現手段;第三,以金融接力為支撐,即創新過程中存在不斷有新的資金加入、原有資金退出的接力現象;第四,創新過程中政府支持政策也具有與金融支撐類似的接力現象。3)接力方式。接力方式是上下游創新主體之間實現接力的具體手段。參照生物制藥技術的接力創新,農業生物技術創新的主要接力方式應包括授權許可、平臺技術轉讓、合同研究、并購、聯盟等多種方式。與接力關系變量相類似,接力方式變量存在的前提也使接力創新變量得到較好的解釋。
3研究設計
3.1研究邊界
按照一般理解,農業生物技術是運用基因工程、發酵工程、細胞工程、酶工程及分子育種等生物技術改良動植物及微生物品種的生產性狀,培育動植物及微生物新品種,生產生物農藥、獸藥和疫苗的新技術[25]。該定義指出,農業生物技術建立在以DNA重組為核心的現代生物技術體系的基礎上,從而與其他農業技術區分開來。例如,袁隆平院士發明了“雜交水稻”技術,為中國和世界做出了巨大貢獻,但是該技術沒有利用DNA重組及其他現代生物技術,因此不屬于本文研究的農業生物技術①。
3.2研究方法
案例研究最適合于研究“怎么樣”(how)和“為什么”(why)的問題[24]。案例研究以案例為基礎,從中歸納產生理論,理論的產生完全根植并升華于案例內或案例間的構念之間的關系及這些關系所蘊含的邏輯論點[26]。案例研究可分為單案例研究和多案例研究[27],其中多案例研究在有效性和普適性方面比單案例研究更具優勢[28-29],特別是當多個案例同時指向同一結論時,案例研究的有效性更會顯著提高[24]。本文對農業生物技術接力創新的探索正屬于“how”和“why”的問題,適合于采用案例研究方法??紤]到歸納理論的有效性,本文采用多案例研究方法。
3.3數據收集
案例研究中常用的數據來源包括文獻、檔案記錄、訪談、直接觀察、參與性觀察和實物證據[30],本文采用文獻分析作為數據收集方法。數據收集按照下面步驟進行:第一階段,研讀有關行業報告和資訊收集,找出已進入商業化階段的農業生物技術。在這一階段,國家科技部高新技術司編寫的《中國生物產業發展報告》等權威報告、生物谷②等專業網站提供了最初的篩選范圍。第二階段,針對收集到的農業生物技術名錄,廣泛收集其技術創新過程的信息,獲得大量零散的技術創新片段。在這一階段,除了論文、研究報告等文獻外,維基百科③、谷歌、果殼網④等網站也是豐富信息的重要來源⑤。第三階段,使用三角驗證法確認數據的質量,即研究者可利用多重證據來源和多重研究方法以減少偏見的影響[31]。第四階段,將經過驗證的創新案例片段進行拼接,從而得到完整的案例。在收集數據資料的過程中,筆者還建立了案例檔案和證據鏈以保證案例質量。不可否認,諸如文獻分析這種二手數據收集方法與訪談法、觀察法等相比確實并非最優選擇,這是在現有研究條件約束下所做出的一種滿意決策。由于本文是從總體上對農業生物技術創新進行研究,不以研究每個案例的微觀過程為目的,因此通過上述過程收集的案例資料可以滿足研究要求。待條件成熟時,再進一步利用一手資料驗證本文研究。3.4案例簡介多案例研究所需的案例一般以4~10個為宜[22],所選取的案例要具有較大的典型性和極端性,并具有獨特的研究價值[32]。本文選擇表1中的8個案例作為研究對象。案例選擇主要基于3個標準:一是盡可能廣泛覆蓋生物農業的相關領域,以提高研究結論的普適性;二是盡量針對典型的農業生物技術及企業,以提高案例的典型性和代表性;三是在滿足前兩個標準的前提下,盡量采用涉及中國企業的案例,以增加對中國的指導價值。需要指出的是,由于拼接案例受到數據來源的限制,因此肯定還有其他典型案例無法得到,這可能在一定程度上影響本文的研究質量,但筆者認為表1中的案例已可以較好地滿足研究需要。
4研究發現
4.1農業生物技術接力創新的特性
表1中的案例具有一個共同特征:一項農業生物技術創新的全過程主要表現為,不同企業先后加入創新過程,分別完成創新鏈上不同環節的任務,創新是通過上下游企業之間的接力傳遞而逐步推進的。這一特征與接力創新的本質是一致的,因此可確定接力創新是農業生物技術的重要創新模式。例如,NaturalIndustries公司在成功研發了生物抗蟲害技術后于2012年被諾維信公司(Novozymes)收購,諾維信公司將此技術應用于水果、蔬菜等農作物種植市場。在這項創新中,NaturalIndustries承擔上游的研發任務,諾維信公司在NaturalIndustries的基礎上繼續完成商業化,屬于典型的接力創新;在諾維信公司和孟山都公司(Monsanto)的聯盟中,諾維信公司負責研究提高抗病蟲害能力、作物產量和土壤肥力的生物土壤改良技術,孟山都公司在諾維信公司研發的基礎上完成田間試驗、注冊與商品化,這也是典型的接力創新;孟山都公司收購Asgrow、Holden等公司的目的是利用這些公司的市場網絡將其玉米、大豆等轉基因育種技術推向美國、比利時等國家的市場,本質上是孟山都公司完成上游的技術研發、Asgrow等公司完成下游的商業化,這也是接力創新的具體表現。表1中的其他案例也遵循類似的接力創新模式。事實上,筆者所收集的案例數量遠超表1中的案例數量,只是很多案例因不夠完整、不夠具體或不夠典型等而未被納入分析,但其中很多案例也表現出上下游創新主體順序接力的特性。必須承認,表1中的案例確實存在多個創新主體參與并廣泛運用聯盟、并購等合作方式的事實,但本質上還是上游主體完成其承擔的任務后,像接力賽跑那樣傳遞給下游主體繼續開展后續任務,因此屬于接力創新而非一般意義上的合作創新,變量1的競爭性解釋可以排除,對生物農業中廣泛存在接力創新現象的支持進一步加強。但是,與生物制藥技術等相比,農業生物技術的接力創新表現出自身的顯著特性。1)農業生物技術的接力創新主要發生在轉基因作物、生物防護等領域,而在生物農藥、獸藥和疫苗等領域出現得較少。即便在轉基因作物等接力創新的易發領域,接力創新也是最近10余年才逐步興起的,一些生物農業巨頭曾獨自在這些領域取得了成功,如孟山都公司推出了保鈴抗蟲棉花等。因此,筆者認為,接力創新是農業生物技術創新的新趨勢,該發現修正了文獻[1]的結論———文獻[1]曾推測生物農業應像生物制藥業那樣普遍遵循接力創新模式。2)文獻[1]和文獻[2]指出,生物制藥技術的創新基本上遵循“大學—專家型公司—核心公司”(如忽略掉大學,則為“專家型公司—核心公司”)順序接力的單一模式。但是,農業生物技術的接力創新明顯分化為3類(如表1所示):第一類,專家型公司與核心公司的接力,如“NaturalIndustries-諾維信”和“TJTechnologies-諾維信”,這與生物制藥技術的接力創新基本一致;第二類,核心公司與核心公司的接力,如“諾維信—孟山都”、“孟山都—禮來(EliLilly)”及“孟山都—拜爾作物科學(Bayer)”,這與生物制藥技術的接力創新有差異較大;第三類,核心公司與其他中小公司的接力,如“孟山都-Asgrow、Holden”、“孟山都—中國種子集團、河北中業集團”及“杜邦先鋒(Dupont)—山東登海種業”,這與生物制藥技術的接力創新恰好相反。3)農業生物技術的接力創新極少涉及大學,或者說鮮有直接利用大學科學發現的情況———這進一步修正了文獻[1]的結論。文獻[1]曾猜想,農業生物技術與生物制藥技術一樣,創新應直接建立在大學科研的基礎上。同時,農業生物技術創新對專家型公司的依賴相對較弱,很多重要技術都是核心公司研發的。理論上講,農業生物技術與生物制藥技術一樣,其前端研發工作最適合由專家型公司承擔,但這一特性并未得到案例的支持。
4.2接力關系
農業生物技術創新中的接力關系大體上符合變量定義中對接力關系的陳述,但又有不同表現。1)以知識創造接力為主線。接力創新的本質是通過上下游創新主體之間的順序接力,逐步完成創新中最基本的知識創造過程[1]。已證明農業生物技術的創新遵循接力創新模式,因此創新生態系統必然圍繞知識創造及其順利接力進行構建。例如,在“諾維信—孟山都”的接力創新案例中,諾維信公司將自己研發的土壤改良技術知識傳遞給孟山都公司,由孟山都公司繼續創造田間試驗、注冊及商業化等方面的知識。表1中的其他案例也是如此,不再贅述。2)以知識產權接力為手段。在接力創新中,知識產權也是一個與知識創造協同發展的接力過程,知識產權轉移成為創新主體實現接力的手段。在這一點上,農業生物技術的接力創新符合接力創新的一般規律[1](具體的接力方式詳見下文分析)。3)對金融支撐的接力需求不強。接力創新對金融支撐通常有強烈的需求,如生物制藥需要公共財政、天使投資者、風險投資、核心公司、資本市場等復雜資金接力支撐整個創新過程[1]。在農業生物技術的第一類接力創新中,位于創新鏈上游的專家型公司主要依靠風險投資和公共財政的資金,在創新任務被傳遞到核心公司后主要依靠核心公司的資金和資本市場的資金,因此整個過程表現出一定的金融支撐接力性質。在農業生物技術的第二類和第三類接力創新中,整個創新過程都主要依靠核心公司的資金和資本市場的資金,金融支撐接力的特性并不顯著??傮w來看,雖然農業生物技術創新面臨高度的不確定性和風險性,投入巨大、周期漫長,但是對金融支撐接力的需求卻不強烈———這與接力創新的現有理論相比可謂大相徑庭。4)強烈依賴政策支持接力。政府政策在農業生物技術創新中發揮重要作用。以轉基因作物為例:實驗室研究階段需要有利于轉基因實驗、動植物新品種專利保護等方面的政策;育種研究階段需要政府開放對轉基因動植物新品種試驗管制、大規模田間試驗審批等方面的政策;更突出的是,生產和商業化階段的成敗在很大程度上取決于申報審批、品種審定和證書發放、大規模種植許可及國際貿易管制等一系列有利政策。只有在創新的不同階段分別配置合適的政策且各政策之間無縫銜接,才能為農業生物技術創新奠定良好基礎,任一環節上的政策變化都可能給創新造成重大影響。2012年歐盟質疑孟山都公司的“NK603”轉基因玉米的安全性,曾造成孟山都公司所有的轉基因作物都面臨被歐盟禁止的威脅。政府政策對新興產業創新普遍具有重要意義[33],但是像農業生物技術這樣對政策支持接力的依賴如此之高是罕見的。
4.3接力方式
農業生物技術的3類接力創新具有相對穩定的接力方式,不像生物制藥創新的接力方式那樣動態復雜。下面針對3類接力創新分別論述。在第一類接力創新中,上下游企業間的接力方式主要是并購。通常是下游的核心公司并購上游的專家型農業生物技術公司,這與生物制藥創新中專家型公司整體出售這一接力方式的相似度較高。采用這種接力方式的一般情況是,上游企業提出創意且技術研發已成型,而下游企業擁有田間試驗、申報審批、市場推廣等一系列加速技術商業化的能力,且下游企業的營銷網絡和顧客基礎規模較大,能使技術在商業化環節發揮更大價值。同時,上游的專家型公司大都是借助風險投資創辦的,通過并購可獲得較高的企業價值溢價,風險投資愿意推動這樣的并購;而下游的核心供公司則擁有充足資金可為并購支付較高價格。諾維信公司收購NaturalIndus-tries和TJTechnologies都屬于這種情形。在第二類接力創新中,上下游企業間的接力方式包括聯盟、技術轉讓、授權許可等,這些方式的本質都是通過簽訂某種契約將知識產權從上游企業傳遞到下游企業,我們統稱為協議合作。協議合作普遍發生在核心公司之間,一般是上游的核心公司提出研發創意且完成基礎研究和實驗開發,而下游的核心公司完成申報審批、市場推廣等商業化工作。其中,如果采用聯盟方式,則會按照企業對創新的貢獻預先約定好利益分配辦法,上下游企業通過分割創新的終端收益獲得各自的回報?!爸Z維信—孟山都”的接力創新聯盟即是如此;如果采用技術轉讓或授權許可,那么上游企業通常事先劃定下游企業使用技術的范圍和條件,上游企業除了獲得一筆技術轉讓費(或技術許可的門檻費)外,通常還能在未來創新成功后獲得從創新收益中分成的權利。孟山都公司將其轉基因抗除草劑大豆技術許可給拜耳作物科學就采用了這種方式。在第三類接力創新中,上下游企業間的接力方式包括股權收購、合資等途徑,我們統稱為資產聯結。使用資產聯結這一名詞是因為這種接力方式一般發生在上游企業為核心公司而下游企業規模較小的情況下,核心公司掌控全部技術研發及田間試驗、申報審批等后期創新工作,但在最終拓展市場(尤其是拓展國際市場)時面臨較大障礙,因此以股權收購或合資方式控制下游企業,借助下游企業擁有的市場網絡以及對特定市場熟悉等優勢加速技術創新擴散。這種情形與第一類接力創新中核心公司收購上游專家型公司的方向恰好相反、目的也不同,為區別方便稱之為資產聯結。杜邦先鋒與山東登海種業合資成立山東登海先鋒種業有限公司,將其轉基因玉米種子推向中國市場就是以資產聯結方式實現創新接力的實際反映。此外,接力方式變量中包含的合同研究、平臺技術轉讓等典型接力方式并未在生物農業產業中發現相應的案例,這也反映出農業生物技術接力創新的不同之處。
4.4其他發現
除了上述基于3個變量得到的發現外,筆者在研究過程中還發現中國企業在農業生物技術創新中主要參與第三類接力創新,基本上是承接跨國公司已研發成功的技術并將之拓展至中國市場。從企業創新管理的角度看,中國企業采取這種方式可以規避生物技術研發的高度不確定性和風險,且可獲得相應的創新收益。然而,從企業的核心競爭力和中國生物農業發展的角度看,這種接力創新愈演愈烈可能使中國企業逐漸喪失自主研發的動力和熱情,并使中國生物農業的核心技術受制于人,因此必須引起高度重視。
5農業生物技術接力創新的形成機理
以轉基因作物為例的農業生物技術創新過程可抽象為圖1。圖1農業生物技術的創新過程(以轉基因作物該過程由上游的實驗室研究、中游的育種研究和下游的大規模生產與商業化3個序貫相連的階段構成,每一階段又可細分為更多階段。3個階段的主要任務和所需能力存在顯著差異:實驗室研究的目標是克隆目的基因,創造轉基因作物品系,因此基礎研究能力在這一階段最為關鍵②;育種研究的目標是開發育種工藝和方法,并通過小規模田間種植試驗對工藝方法和安全性進行檢驗(試驗面積約為100m2),這一階段也有較強的科學研究成分,但更接近生產技術和工藝的研發;規模生產和商業化階段的目標是,通過大規模田間釋放試驗確定穩定的育種技術和工藝,并對試驗成功的作物品系進行申報審批和開展商業推廣,因此,除了研發能力外,對政府的公關能力和商業化能力也至關重要。平均而言,農業生物技術的創新周期長達13年、投入超過1.3億美元。其中,創新鏈上游的實驗室研究能否成功具有非常大的不確定性,創新鏈下游的大規模生產和商業化面臨的風險同樣驚人,尤其是能否通過品種審批具有巨大的不確定性,整個創新周期中約三分之一到一半的時間用于通過政府審批,平均審批費用超過3500萬美元。此外,商業性推廣還面臨不同國家在政策、社會和國際貿易方面的嚴格壁壘[34]。農業生物技術創新的過程和特點與接力創新發生的一般規律十分吻合[2]。具體而言,受規模、資金、公關能力和市場網絡等因素的限制,專家型的農業生物技術公司基本上不具備完成整個農業生物技術創新的能力,也無力承擔創新過程中的風險(尤其是下游風險),因此通常聚焦于從事創新中前段的實驗室研究或育種研究,或在創新后段的商業推廣、大規模種植等環節參與進來,因此此時不確定性已很低。孟山都、諾維信這類核心公司擁有完成整個創新過程的能力,但創新的不同階段所需的能力存在較大差異,由核心公司獨自完成創新仍是低效率的。特別是在實驗室研究環節,核心公司的能力有時明顯弱于專家型公司。而在創新后端,單獨一家核心公司———不論其規模和影響力如何巨大———突破不同國家的政策、社會及國際貿易等方面的障礙都顯得力不從心。因此,根據農業生物技術創新在不同階段的特點,由優勢能力各異的企業分別承擔創新任務,通過接力合作推動創新成功無疑是更好的選擇。
但是,農業生物技術自身的特殊性又使其接力創新具有如下自身的特性:1)農業生物技術體系龐大、涉及領域較多,不同細分領域存在一定差異。我們觀察到,一些農業生物技術(如生物農藥技術、獸藥技術等)的研發難度不像轉基因作物那樣大,其創新風險相對較低,尤其是遭受的政府管制相對寬松。這些技術的創新可能在一家規模較大的公司內部或采取其他合作創新方式即可完成,因此農業生物技術接力創新的發生范圍不如生物制藥技術那樣普遍。同時,根據我們的不完全觀察,在生物技術產業發展早期,專門從事農業生物技術研究的專家型公司相對較少,因此孟山都等核心公司只能自己開展技術研發并完成創新過程。近十幾年來,從事農業生物技術研發的專家型公司的數量開始增加,這在一定程度上解釋了最近10余年接力創新(尤其是第一類接力創新)在農業生物技術領域才大規模興起的原因。2)生物制藥技術創新所需的異質性能力嚴格分布在不同的創新主體中,只能采取“大學—專家型公司—核心公司”的接力方式[1]。而農業生物技術創新所需能力的分化并不像生物制藥技術創新那樣嚴重,可根據實際情況在不同階段有目的、有選擇地配置不同類型的創新主體,這加速了接力創新的分化。有些技術研發專家型公司的能力突出,而商業化能力掌握在核心公司手中,從而形成第一類接力創新。例如,對于“TJTechnologies—諾維信”的接力創新,諾維信公司的副總裁Videbk表示:“TJTech-nologies的生物解決方案提高了作物產量、業內領先,可與諾維信形成互補”。有些技術的研發能力掌握在一家核心公司手中,而商業化能力掌握在另一家核心公司手中,從而形成了第二類接力創新。例如,對于“諾維信—孟山都”的接力創新,諾維信公司的首席執行官Nielsen認為,這“很好地將諾維信的微生物研發能力與孟山都的田間試驗和商業化能力結合起來”,而孟山都公司的首席技術官Fraley認為,“這是技術推向成熟發展的催化劑”。還有一些技術從研發到商業化的能力都掌握核心公司手中,但在技術擴散過程中運用其他公司的資源和網絡更易克服市場拓展過程中的障礙,從而形成了第三類接力創新。例如,山東登海種業的規模遠小于杜邦先鋒,但前者在開發中國市場時卻具備杜邦先鋒所沒有的本土化優勢。3)大學科研更熱衷于針對人類健康醫療的研究(如干細胞等),直接滿足生物農業創新需要的最新前沿科學成果相對較少。這造成農業生物技術創新只能更多地利用相對成熟的現代生命科學發現,大學主要提供基礎理論和基本的技術手段,所給予的是間接支持。這可以解釋為何在農業生物技術創新中大學進入接力環節的案例較為罕見。而生物制藥技術創新的前端離不開大學的參與,這很大程度上是因為生物制藥的研發不僅直接建立在大學科研的基礎上,而且大學也樂于為生物制藥提供直接可用的最新成果。此外,由于大學科研更重視人類健康醫療,因此大學衍生的專家型公司聚焦于農業生物技術的就相對較少。這可以解釋農業生物技術接力創新對專家型公司的依賴性不強的現實,其實質是缺乏可以依賴的專家型公司。在前述分析的基礎上,結合生物農業的其他特點,可進一步解釋農業生物技術接力創新的其他特性。就接力關系而言,農業生物技術創新對資金的需求無疑是巨大的。由于僅有一部分新技術是由專家型公司開發的,很多農業生物技術都是由核心公司負責研發、生產和商業化的,因此核心公司的資金實力、從資本市場融資的能力完全可以支撐整個創新過程。這造成農業生物技術創新對金融支撐接力的依賴遠低于生物制藥技術。但是,農業生物技術(尤其是轉基因作物)在世界任何一個國家都是社會爭議的焦點,更是政府嚴格監管的對象。針對轉基因生物的政策法規不僅嚴格,而且相關政策法規密集地分布于從實驗室研究到商業化的各個環節,政策變動對于創新進程而言可能是致命的,這種特性導致農業生物技術創新高度依賴政府支持政策的接力。就接力方式而言,在第一類接力創新中,核心公司理論上也可以像生物制藥技術創新那樣采取協議研究、平臺技術轉讓、授權許可等方式從專家型公司那里獲得技術,但是表1中的案例全部采用并購方式。我們認為,這是核心公司出于對風險規避的考慮。在我們觀察到的農業生物技術創新案例中,核心公司并購的專家型公司均為已成功完成技術研發甚至開始初步商業化的公司,這使得核心公司在此基礎上進一步開展商業化的不確定性大為降低。雖然并購需要付出較高的溢價,但是可一并得到新技術和專家型公司的技術平臺、研發團隊等重要的創新資源,能夠顯著提高核心公司的吸收能力,給技術的商業化進程提供技術保障。如果采用協議研究,那么核心公司一般需要在研發前期就介入,這不僅要支付給專家型公司一筆固定費用,而且要依據技術研發進程支付里程金,并可能需要在商業化成功后付給專家型公司以一定比例的利益分成,更重要的是技術研發能否成功仍是不確定的。如果采用平臺技術轉讓、授權許可等方式,核心公司除了要一次性付出固定費用及未來商業化成功后的利益分成外,所面臨的最大風險是在商業化過程中很難得到專家型公司的專有技術能力的保障。在第二類接力創新中,上下游企業為勢均力敵的核心公司,并購這種接力方式很難被雙方接受,協議合作自然成為更明智的選擇。第三類接力創新采用資產聯結實現接力,主要是因為核心公司要掌控商業化過程。中種迪卡公司總經理汪泓在談到與孟山都公司的合資時曾表示:“商業育種企業必須保證從育種、制種到銷售全過程不脫節,否則企業的運營風險很大”。但是,下游的小公司本身不擁有核心技術,并購這類公司往往不符合核心公司的戰略,技術轉讓、授權許可等接力方式在控制方面又面臨風險,此時資產聯結就成為較好的折中選擇。
6結語
6.1研究結論
本研究發現,接力創新是農業生物技術創新的最新趨勢,其形成機理遵循接力創新的一般規律。農業生物技術創新管理應以接力創新為理論指導,同時重點考慮本文所揭示的一些特性,主要包括:第一,農業生物技術的接力創新主要發生在轉基因作物、生物防護技術等領域,并分化為“專家型公司-核心公司”“核心公司—核心公司”及“核心公司-其他小公司”3種類型,且接力鏈條的前端極少涉及大學,創新過程對專家型公司依賴不強,核心公司在農業生物技術創新中發揮很大作用;第二,農業生物技術的接力創新對金融支撐接力的需求并不強烈,但高度依賴政策支持接力;第三,農業生物技術的接力創新主要采用并購、協議合作和資產聯結等方式實現接力,而合同研究、平臺技術轉讓等典型的接力方式則罕有出現。農業生物技術的接力創新之所以會形成自身特性的原因是:首先,農業生物技術的不同細分領域存在差異,即有些領域迫切需要接力創新,而有些領域的需求不大明顯;其次,農業生物技術創新所需能力的分化并不嚴重,可根據創新的實際情況在不同階段有目的、有選擇地配置不同類型的創新主體,這加速了接力創新類型的分化;最后,大學科研中直接針對生物農業的最新前沿成果相對較少,因此無法將大學納入接力創新鏈條,由大學衍生的專家型公司較少承擔前端的技術研發任務。上述這些因素進一步造成農業生物技術創新在很大程度上依賴核心公司,而核心公司自身的能力決定了創新對金融支撐接力的依賴不強。然而,由于轉基因作物等農業生物技術具有高度敏感性,因此政府對之嚴格管制,這致使其創新過程非常依賴政策支持的接力。而在具體的接力過程中,為了規避技術研發、商業化等環節面臨的各種風險,并購、協議合作和資產聯結成為主要的接力方式。
6.2政策啟示
生物技術的定義范文6
生物醫學工程(Bio毗dieazEngineering)學是一門年輕的新學科,從技術角度肴,生物醫學工程技術其形成與發展的模式墓本上可歸納為:通過工程技術手段把物理、化學以及技術科學中新的技術、原理、方法應用于研制醫療裝!、滿足臨床診治的需要,隨著科學技術進步、新的物理、化學方法和工程技術不斷被應用于醫學,醫用產品越來越多.在工程學(含電子技術、計算機技術、信.息技術、材料科學)突飛猛進地發展的同時,生命科學也在迅猛發展,近年來迅速興起的生物技術對給生物醫學以極大的推動,將產生分子醫學.因此我們對理工學科與生命科學交叉結合而產生的生物醫學工程學必須有新的認識.美國學者指出,新的生物醫學工程定義是:“生物工程學結合物理學、化學或數學和工程學原理,從事生物學、醫學、行為學或衛生學的研究;提出基本概念,產生從分子水平到器官水平的知識,誘發創新的生物學制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息學方法,用于疾病預防、診斷和治療,病人康復,改菩衛生狀況等目的”.因此,我們必須考慮到科學技術的進步給生物醫學工程學帶來的影響:不僅是工程學與生命科學、醫學的交叉結合,也包括所有其他學科和生命科學、醫學的交叉結合;不僅是工程技術的相應理論方法與生物醫學中人體結構功能的交叉結合,而且要考慮工程技術的相應理論方法與生物技術的交叉結合.因此,我們引用根據美國國立衛生研究院有關名詞命名專家組最近對生物醫學工程學的定義:焦生物醫學工程學是結合物理學、化學、數學和計算機科學與工程學厚理,從事生物學、醫學、行為學或衛生學的研究;提出墓本概念,產生從分子水平到導官水平的知識,開發創新的生物學制品、材料、加工方法、植入物、導械和信,’.學方法,用于疾病預防、診斷和治療,病人康復,改善衛生狀況等目的.”
二.生物醫學工程學科類型
生物醫學工程學是理、工學科和生物醫學相結合而發展起來的交叉邊緣學科,涉及的領域十分廣泛,與其他諸如材料、信息、電子技術、計算機科學關系密切,并在不斷發展之中.根據學科具體內容可以分為:因為生物醫學工程學科具有其他學科所沒有的特點,我國僅設一級學科不設二級學科.
1.信息技術型生物醫學工程(InformationTeehno一osyBiomediealEngsneering:IT一明E.)其知識體系的組成特點是以電子技術、計算機技術、信.息處理技術的知識為主線,以生物醫學方面相應的領域為交叉、結合對象,對其中的問題進行研究.
2.材料技術型生物醫學x程伽aterialTeehnologyBiomedicalEngineering:盯一翎E)其知識體系包含材料科學、生物技術、力學、化學、生物化學、信息和計算機技術、醫學和生命科學的墓本知識,主要研究對象是生物材料和人工器官,包含新近發展起來的組織工程.
3.生物技術型生物醫學工程(BiologiealTeehnologyBiomedicalEngineering,BT一BME)在生物醫學工程發展的同時,由于分子生物學的發展產生了生物技術,使得生物醫學工程與生物技術交叉結合.美國實驗生理學學會聯合會(F^SEB)對未來醫學發展的分析是“分子醫學將在2020年成為人類健康的基礎.分子醫學的實踐將包括新的預防方法、新的診斷方法和新的治療方法,新的治療方法將直接針對造成疾病的分子、細胞或生理缺陷.這些新醫學方法的墓礎將是精確的和無創的成像及診斷技術,……”,這充分說明了在新的時期,生物醫學工程必然和分子水平的診療技術交叉結合,也就是說生物醫學工程必然和生物技術交叉結合,因此必然會產生生物技術型的生物醫學工程.其知識體系包含數學、計算機技術、信.息技術、生物學、分子生物學、遺傳學等等.
4.生物醫學研究型的生物醫學工程(BiologiealMediealstudyBi二。dicalEngineeringBMS一BME)由生物醫學工程的定義和它的研究內容知道,我們要為深入研究生命過程的規律,揭示生命的本質.因此這類學科的著眼點和落腳點不在于應用,而在于用目前的一切科學技術的理論、方法、技術以某一生命過程為研究對象.所需的是所有理工科、生物學、醫學、哲學知識的交叉融合.
5.醫療器械產業型的生物醫學工程伽ediealDevieesBIOfnedicalEngineering:MD一BME)生物醫學工程所有的研究的最終目的是以各種不同的產品服務于社會,在各種生物醫學工程產品中,醫療器械(含各種醫療儀器、醫療設備和耗材等)產品占有很大比t.要過渡到產品必須有由實驗室研究到產業化過度的研究階段,就會形成產業型的生物醫學工程.其知識體系包含電子技術、計算機技術、精密機械、生物醫學的基本知識、管理學、市場經營等.以往我國醫療界械產業化的發展較發達國家滯后,就是因為這方面的力t相對薄弱,因此一方面應該在醫療界械的公司強化這方面的建設,另一方面應加強高校、研究所與企業的交叉結合.科研成果的產品化研究在醫療界械行業顯得尤為重要。
6.在醫院中的生物醫學工程-----一臨床工程隨若科學技術和現代醫學的發展,生物醫學工程對促進醫學科學的發展起到了很重要的作用,尤其是在醫院的建設和發展中所起的作用更為重要,所居的地位更為明顯.醫療機構為了滿足社會的需求,在醫療市場的激烈競爭中求得生存與發展,就必須加快自身的現代化建設,在這一進程中,生物醫學工程的分支學科一一臨床工程已成為現代化醫院不可缺少的組成成份,將起到舉足輕重的作用.臨床工程師、醫生和護士共同構成現代化醫院的三大支柱川.臨床工程在醫院中的發展是一個值得關注問翅.臨床工程的定義:前面講過生物醫學工程學是一門新發展起來的交叉性學科,它研究內容非常廣泛,從縱向看,生物醫學工程學的組成除了研究開發以外還有一個重要的組成部分,就是在醫院中應用生物醫學工程的所有成果---一臨床工程,臨床工程則是為了利用現代科學和工程技術知識,將現代的生物醫學工程學的新技術和成果安全、可東地應用到臨床,以提高醫療水平為目的的一個生物醫學工程的學科分支.那么,什么是臨床工程呢?目前,一般認為在醫院中醫療設備的維修管理就是臨床工程,我們認為,在醫院中所有為了提高醫院醫療水平而應用現代工程技術的工作都應該屬于臨床工程的范疇.在醫院臨床工程墓本上由五大部分組成:一是以醫療設備的全程技術管理為主,解決醫院裝備現代化中技術、設備、質t保證和經濟管理方面的問題,包含了醫院中的設備工程和設備管理工程;二是醫療信息的現代化管理-一Hls(HospitalInfor.tionsystem)系統:使用計算機和通訊設備采集、存儲、處理、傳翰和翰出門診、住院息者醫護和管理信息,包括臨床輔助科室的信息,形成網絡系統,實現信息共享,提商醫院工作質t和效益;三是和影像存檔和通訊--一P^cS(Pict盯e^r。hi,ing.eo二unie。tson:system,):是醫院用于管理醫療設備如CT,MR等產生的醫學圖像的信息系統;四是遠程醫療網絡系統等:遠程醫療就是利用電子通訊網絡以電子信號來傳遞有關醫學診斷、治療、護理、咨詢及教育等的信息及數據,其即可以為偏遠地區的息者提供醫療服務,也可以作為醫生之間進行交流的有效工具;五是參與臨床的診斷與治療一線工作的工程技術:例如放射治療計劃的制定、虛擬手術、理療和康復等等.臨床工程與生物醫學工程研究開發是兩個緊密相連的必要環節,又具有各自的發展規律.因此,我們既要重視前者的發展,也要重視后者的發展,在醫院中更應將后者放在發展的重要的地位.
三.國內外生物醫學工程教育棍況
科學與學科有非常密切的關系.科學自身的規律決定學科的規律,科學發展決定學科的建設和發展,當然,學科的建設反過來形響科學的發展.隨若人們對健康的關心程度的增加,醫學上疾病分析、診斷、治療和康復等方面的儀器設備逐年增多.因此,在教學科研單位需要有研究人的生命的物理原理、控制過程和研究新的檢測、監測生理、生化物理指標的原理、方法、儀器設備;在工業部門,需有設計、制造適于醫護人員操作和人事科醫學要求的儀器設備的工程師.在醫院里,需有掌握醫學設備的均t和維修以及培訓使用這些設備的人員的工程師;這就要求有一個系統地培養生物醫學工程師的教育計劃.生物醫學工程師要用工程學的方法來解決生命科學上的難題,因此,要求有一些涉及生命科學和工程學的交叉訓練,使得學生既要性得工程原理,又要了解如何應用知識來解決生物學和醫學上的問題.二十世紀50年代,隨著生物醫學工程科學研究的發展,產生了生物醫學工程學科.由于科學研究的需要,在國外生物醫學工程學科發展的最初階段,是趨向于培養博士水平的高級人員.后來由于注意到實際應用,產生了碩士和學士水平的教學計劃.
1.國外高校生物醫學工程專業的情況
目前發達國家的很多大學都設有生物醫學工程系,僅美國就可在Inter網上查到近百所大學生物醫學工程系的主頁.《共國新聞》及《世界報道》兩媒體2002年聯合公布的生物工程/生物醫學工程領域最佳研究生院的排名(根據設施、人員、研究成果引用系數等)前十名的學校。.設有叫S方向與BT的較多.以研究生教育為主,本科為附在我國,涉及生物醫學工程專業最早的是中專教育、大專教育(1,60年成立的北京商學院就有醫療器械系),真正的生物醫學工程學科開始于70年代未,19,8年國家科委成立了生物醫學工程學科專業組.從此生物醫學工程作為一門獨立的學科在我國很快地發展起來.經二十多年的發展,目前全國己有近幾十所高校建立有該專業,這些高校均系國內工科、理科、醫學的著名院校.我國生物醫學工程學科的墓本情況見表2從以上可以看出我國的生物醫學工程專業發展非常迅速,據不完全統計,52個院校設有生物醫學工程專業,其中有37個理工或綜合大學,15個醫科院校.
2.我國離校生物醫學工程專業的情況分析
(1).我國生物醫學工程專業與國外生物醫學工程專業的共同點①學科發展迅速國內外高校生物醫學工程專業發展十分迅速,國外從20世紀60年代起步,70年代、80年代迅速發展•國郎20世紀’0年代末,8。年代初僅有幾所高校建立生物醫學工程專業,短短二十年就發展到50個院校建立該專業.②從比較知名的重點院校開始形成輻射美國約翰霍普金斯大學、加利福尼亞大學、麻省理工學院、賓西法尼亞大學、華盛頓大學、密歇根大學等都是較早建立生物醫學工程專業的.我國清華大學、浙江大學、西安交通大學、上海交通大學、東南大學、中國科技大學等都是我國著名的科研水平很高的大學,也是我國首批建立生物醫學工程專業的高校.③生物醫學工程專業的學科以研究生教育為主在國外,很多大學招收研究生的數t超過本科生的數t,研究生的來源更強調從理工科或生物醫學專業中選拔.在我國50多個生物醫學工程專業中有17個博士學科(14個也收本科,3個僅招收碩士、博士),6個博士后流動站,5個長江學者學科,11個招收本科、碩士,8個院校僅招收碩士,U個院校招收本科、2個招收大專.這充分說明生物醫學工程專業教學和科研相比,生物醫學工程科研占的比重更大.
3.我國高校生物醫學工程專業與國外的不同點(差距)
近年來我國生物醫學工程教育發展很快,如前所述建立本科教學的至少有35所院校,通過分析不難發現:①學科模式(研究方向)設!較少所有開設生物醫學工程本科專業的學校都是以電子、信.息、計算機應用與醫學結合為目標,只有個別學校在培養目標中增加生物材料和人工器官方面的內容.本科教育的專業設!面比較集中在IT一明E,沒有川S一SME,各院校的研究生培養(科研方向)基本以生物醫學信號的檢測處理、醫學成像、醫學圖象處理、醫學儀器研究為主,部分涉及到分子電子學、分子光子學、生物力學、生物醫學材料、人工器官、組織工程等方向,只有少數大學比較集中在納米材料、生物醫學材料及人工器官、生物醫學圖像處理.研究生培養的專業面比本科生的專面相對寬廣.與生物醫學工程專業搜蓋面相比顯得專業面過于窄.而國外的專業設t顯然比我們有優勢.從表1中可以看出有很多“生物移植、心血管電生理、脊健損傷研究、功能生物技術、心肺動脈、臨床整形外科研究、臨床整形外科研究、細胞影像、疼痛神經生理、分子及細胞生物、重組蛋白質表達、藥物傳輸、.生物界面現象、生物熱傳遞、麻擠研究、聽覺研究、神經肌肉研究、神經系統分析、視覺研究”一的研究方向,在我國,這些研究方向都被認為是生物醫學的研究內容,而不是生物醫學工程的研究內容.②以科研帶動學科的特點不如國外突出我國本科教育有進一步擴大的趨勢,有些沒有科研方向的學校紛紛設立生物醫學工程專業③沒有重視傳統中醫工程研究④生物醫學交叉結合的程度我們不如國外,我們的叫E沒有研究生命系統的就是個證明.
4.就業問題
生物醫學工程師的就業前景是廣闊的,主要就業單位是研究機構、公司和醫院.研究機構可以是研究所或大學里的研究中心,他們從事設計和研制醫院里所鑄的很專門的新設備,也有一部分作為外科或生理研究組的成員參與復雜電子系統的選擇使用,也可以研制新設備公司,可以是儀導及制藥公司,他們參與新的醫療儀器以及醫學及生物學研究用的儀器的研制和生產.他們能夠決定一種新的設計是否有藉要,有梢路,能否滿足各種要求并符合政府的法律規定,他們也可做為公司產品的推銷及售后服務工作.在醫院里,他們從事自動化、研制實驗室用計算機,病人一一計算機的接口以及有關計算機軟件.他們也可以在某一科室〔例如:內科、外科和臨床實驗室工作),也可以在醫院里直接經管生物醫學工程部門的工作.他們是醫院中工程情報的主要提供者,負貴所有儀器的使用、維修和采購的任務,研究分析和處理數據的方法.生物醫學工程師亦參與許多國家研究計劃,如在空間計劃中設計遙測裝I,生命維持系統,人一一機接口設備以及參與空問醫學.他們也參與國防計劃,環境研究,也可做為環境開發及污染、醫院自動化方面的顧問等.
5.生物醫學工程專業的繼續教育
生物醫學工程專業的高等教育與國外相比起步較晚,但經過近20年的發展,現已形成較完菩的學科體系,開設了大專、本科、碩士和博士研究生教育層次.而我國生物醫學工程專業繼續教育發展較慢,在國家成人教育專業目錄中還沒有該專業.我校1,%年首次在全軍開展了生物醫學工程專業??粕究频暮诮逃?,現已招收7屆學員,深受全軍各醫療單位技術人員的歡迎,目前地方許多醫院有關技術人員也來信詢問要求學習.我們認為在新形勢下,生物醫學工程專業繼續教育有著廣泛的前景和開展空間.主要原因是:
(1).隨著科學技術和現代醫學的發展,醫院各種診療技術和設備越來越多,高新技術和自動化程度越來越高,如果沒有生物醫學工程專業技術人員的有效參與,現代化醫院不可能有現代化的管理和診療水平.
(2).從醫院實際看.醫院醫學工程科、信息科、放射科、放療科、超聲科和理療科的臨床工程技術人員是生物醫學工程專業專業本科畢業的為數不多,大都是本專業或相關專業大專畢業,知識結構和實際水平很難適應未來的發展需要,必然有一個知識更新、技術提高的問題.
(3).以現代科學技術為核心的、建立在知識和信息的生產、存儲、使用和消費之上的經濟稱為知識經濟時代,知識經濟時代的到來對現代化醫院的科技水平、人才綜合素質和創新能力有了更高的標準.開展生物醫學工程專業繼續教育,必須滿足實際,若眼未來,在教育觀念、人才培養目標、教學內容和教學方法等方面進行大膽探索.
6.在醫學院校內開設生物醫學工程專業的特點
生物醫學工程專業是一門工程科學,它要求有深厚工程墓礎知識,學生的大部分時問都是在學習工程知識,因此,很容易認為在工科院校開設此專業有優勢,在醫學院校開設這個專業有很大困難.經過幾年的實踐,我們認為在醫學院校辦生物醫學工程專業.開始時要建立起一整套的工程葵礎課教研室和實驗室,,這樣需要的經費、人員較多,起步比較困難,但只要具備了墓本條件,會有很多優勢.
(1).生物醫學工程是工程科學對醫學的滲透,在醫學院校中開設了本專業以后,工程人員和醫務人員思想上的溝通就比較方便,較能做到互相理解,這樣就便于合作.