科学技术与生命科学的回顾与发展

于洁

（山东科技大学资源学院，山东 泰安 271019）

进入21 世纪，生命科学已成为引领时代发展的重要学科之一，如今，现代科学技术和生命科学结合越来越紧密，它将现如今发展起来的各类科学技术论理和方法应用于研究各类生命现象，使疾病诊断治疗及器官功能康复的研究更加深入。

一、色谱技术

（一）色谱技术的概述

色谱技术又称“色谱分析”，是一种分离和分析方法，在分析化学、有机化学、生物化学等领域有着非常广泛的应用。1960 年，为了分离蛋白质、核酸等不易汽化的物质，色谱技术的理论和方法被重新引入，后逐渐发展，在生命科学中的价值越来越大。

（二）代表——变性高效液相色谱

这是一种检测基因突变及多态性的色谱技术方法，现如今有6 种分离方式应用于核酸研究，尺寸排阻色谱、阴离子交换色谱、混合模式色谱、反向高效液相色谱、离子对反相色谱、亲和色谱。其中RP-HPLC-UV 的分析检测方法便是基于液相色谱中的反向高效液相色谱技术故此用作药物定量分析，例如，Patel 等用正相离子对色谱法模拟测定抗生素，而反相对离子可检测动物血浆内的ERFX，应用该法检测，有简单、迅速、准确的特点，是科学技术与生命科学的完美融合。

DHPLC 技术的原理是基于某些双链DNA在某些特定环境下失活具有的不同保留的性质。以人类糖皮质激素受体基因研究为例，利用PCR技术扩增基因编码区，电泳鉴定产物，以DHPLC 检测PCR 产物,通过对洗脱曲线异常者进行DNA 测序得出的结论，贡献于检测糖皮质激素受体基因在中国人群中变异情况的研究。因此，高效液相色谱成为最为常用的分离和检测手段，在生物化学、医学、尤其是生命科学等方面广泛地应用。

（三）色谱技术的发展

1952 年，英国化学家詹姆斯和马丁首先提出了气－液色谱法，以后又有了气－固色谱法。气相色谱法因具有对挥发性物质的分析灵敏度高、快速准确、自动化高等优点，用于脂肪酸、碳水化合物、氨基酸和类固醇等易挥发物的分离。1956 年，美国工程师戈雷发明了高效玻璃管色谱柱，在毛细管内壁上进行分析，大大提高了层析效率。在20 世纪色谱法起关键作用的诺贝尔奖有12 项，其中有10 项与生命科学直接相关，7项是化学奖，3 项是生理学或医学奖。[1]色谱技术未来可在缩短研究的分析时间，提高分离的效率、智能化控制等方面进一步发展。应用先进的检测仪器和方法并结合采用梯度洗脱切住换技术可以尝试多思路提高分析效率。若是对于成分复杂，除类似于梯度洗脱一样的改变流动相浓度的特点以外还可以改变固定相种类。信息时代，自动化，智能化及结合现如今的互联网、物联网技术的发展。可进一步开展色谱网络医药研究全过程的智能化控制。

二、电泳技术

电泳法在生命科学研究中的突出作用主要是在蛋白质还有核酸的研究方面。

（一）双向电泳技术

电泳法在生命科学研究中的突出作用主要是在蛋白质的研究方面。目前，蛋白质双向电泳技术是一种常用的蛋白质组学定量分析工具，[2]各个研究院正在利用双向电泳技术对具有代表性植物的蛋白质进行实验与研究，获得重复性好、分辨率高的双向电泳图谱，为其深入研究打下基础。而在生命科学领域发现，患病人群的血清蛋白质与正常人群的某些有一定的差别，这些变化利用双向电泳技术可以进行深入探索，为医学界的某些疾病开辟新治疗途径。

（二）毛细血管电泳技术

该技术是用高压直流电场为驱动力在毛细血管内进行液相的分离，主要基于双电层和直流电场环境下某些粒子发生的定向运动，也就是电泳技术而研究的新技术，可以与人类常用药物包合研究，进而得到具有针对性、更有效的药物。现如今更可以与色谱技术优势互补进而得到更为理想中的有利于医学研究的现代化技术。

三、生物技术

（一）生物技术与生命科学的现状

现下，生命科学的研究热点依旧在基因组学、蛋白质学等领域。然而想要在世界未来的竞争中占有一席之地，就必须要结合生物技术，生物技术在基因工程、蛋白质工程、干细胞研究等等方面的研究让科学家们走向了功能基因组学和蛋白组学领域，加快重大疾病新疗法的研究，降低人类疾病的死亡率，提高人类的医疗水平和健康水平。

（二）生物技术与生命科学的发展成果

在2004 年，干细胞研究和克隆研究的硕果、韩国成功克隆人类早期胚胎,让人类更加抱有对于治疗性克隆的期望。2006 年美国成功逆转细胞分裂过程，这项研究告诉我们促使细胞分裂的因素可以被我们人类所控制，让我们看到治愈癌症及其他多种疾病的希望。同一年，英国告诉我们人造精子可以培育，并可以形成完整个体。

国内在2006 年成功培育不易引发排异反应的“万能细胞”。发现抑制“过激”反应的新机制，为治疗“过激”免疫类疾病带来研究药物的突破口。而复旦大学与中国科学院药物研究在某一研究中发现达菲抗原趋化因子受体过量表达可以干扰体内肿瘤生长。以上国内与国外的对于生命科学和生物技术结合而形成的研究成果都在表明全球人类对于这两项技术的重视以及可以为人类生活健康带来的巨大价值。

（三）未来趋势

现如今，针灸和中医已经成为人们关注的重点。针灸研究结合借鉴现代生命科学和西医的最新研究成果和技术。它的临床和基础研究成果已经成为充实生命科学的客观资料。[3]

四、信息技术

信息技术有着海量化、多样化形式的信息资源特点，技术与技术之间的交互性，智能网络的资源共享性，这些特点决定技术主体进行选择和深入探究的自由性。而生物学术有着生动、丰富的研究对象的特点，并且环境或者生物科技均可以通过仿真模拟的图片，电影和动画等充分展现。且更易于理解，扩散思维，尤其对于宏观和微观的实验，如生态学，分子生物学。[4]

在人类基因组的研究中将面对巨大且具有高度复杂性的生物数据的管理和分析，人类大脑有限，计算机等信息技术为此提供了诸多便利。一个仅次于基因排序器、且必须依靠信息技术才能在基片上把基因片段排列，借助高性能计算把芯片上的基因片段放到基因芯片读出器上从而破译检体信息，得到理想中可取的遗传信息。生物基因芯片、Grid 技术、DNA 计算机等研究的未来发展趋势必须借助全球化互联网信息时代，充分利用国内外现有的文献信息资源，才能为人类创造更多的可能和机会。其中热点之一是建立数学模型网络基因，网络在各类细胞、基因产物、蛋白质间的相互作用等等方面都可建立基因表达谱，计算机模型预测动态波动，aMAZE 数据库进行信息比较与管理，生命信息的表达与生化的描述逐步完善。因此，建立生命科学数据库、逐步达到信息数字化、高效快速获得相关信息、在多层次、全方位的信息中发掘生命新的研究起点，将生命科学的进一步发展提供方向。

五、结论

随着社会信息化发展，国家对生命科研的关注程度越来越高。而我国在科技投入、人才队伍、科技成果转化等方面有所欠缺。为此，充分利用已经形成的理论基础和成果,结合科学技术、信息技术、技术计量学等及其它方法(如数学方法等)，寻求新的突破和跨越,在定量研究问题上找到突破口,将其提到更高级的量化研究新阶段，希望国家各个生命科学的研究院能继续攻克各类研究方向难关，为预防和攻克迄今为止仍然不可治愈的疾病做出贡献，完成提高人类健康生活质量的伟大目标。