环保前沿技术
本质特征:利用微电子、微机械、化学、物理及计算机,将生命科学研究中的样
在工业革命以前,大部分人类生产、科研不需要用到毫米 第二次工业革命,发明了电,从机械时代进入微电子时代 1974年,科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加 工。 1982年,德国科学家发明了研究纳米的重要工具——扫描隧道显 微镜 1990年,第一届国际纳米科学技术会议举办,标志着纳米科学技 术的正式诞生 1997年,美国科学家首次成功地用单电子移动单电子 1999年,纳米技术逐步走向市场,全年纳米产品的营业额达到500 亿美元 近年来,一些国家纷纷制定相关战略或者计划,投入巨资抢占纳 米技术战略高地
保护自然、拯救自然的实践态度。随着科技进步和社会生产力的极大提高, 人口剧增、资源过度消耗、环境污染、生态破坏等问题日益突出,生态环境 问题成为世界各国普遍关注的一个大问题。跨进新世纪,我国已经进入加快 推进社会主义现代化建设的新阶段。加强生态环境建设、优化人居环境,实 我国是世界上自然生态系统退化和丧失很严重的地区,土地荒漠化、沙尘暴、 洪水灾害、水资源短缺等,已严重威胁我国的社会经济发展和国民福利。为 此我国采取了一系列工程措施,如植树造林、自然保护区建设、退耕还林等, 但总体上我国的生态环境还是相当严峻。 生态和谐是落实科学发展观、实现可持续发展的基石。我们必须站在构 建和谐社会的高度去考虑生态建设、生态恢复、环境保护问题。构建和谐社 会离不开统筹人与自然和谐发展,统筹人与自然和谐发展的基础和纽带是生 态建设。加强生态建设是构建社会主义和谐社会极为重要的条件。 历史上,人类曾经崇拜依赖于自然、利用改造自然,而现在我们倡导人 与自然的和谐发展。在处理人与自然的关系上,倡导三种态度—— · 尊重自然、善待自然的伦理态度。 · 拜自然为师、循自然之道的理性态度。
纳米生物医药就是从 动植物中提取必要的 物质,然后在纳米尺 度组合,最大限度发 挥药效。在提取精华 后,用一种很少的骨 架,比如人体可吸收 的糖、淀粉,使其高 效缓释和靶向药物。 对传统药物的改进, 采用纳米技术可以提 高一个档次。
基因芯片的缺点在于其不能对待检测基因在多细胞 类型组织中的精确定位进行判断。另外很多蛋白质 调节其功能不主要是依赖其是否表达或表达量高低, 而是依赖蛋白质磷酸化-去磷酸化等方式。在这种情 况下,用核酸类生物芯片就没有什么意义了,正在 研究开发中的蛋白类芯片可能会有所作为的。
纳米时代已经到来,人们的生活即刻将 发生巨大的变化 。现在重视纳米技术的 国家很可能成为下一世纪先进的国家。 挑战严峻,机遇难得,我们必须加倍重 视纳米科技的研究,注意纳米技术与其 它领域的交叉,加速知识创新和技术创 新,为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚 的基础。
1环境产业中的纳米 技术 2信息产业中的纳米 技术 3能源环保中的纳米 技术 4纳米新材料 5纳米生物医药
纳米技术对空气中20 纳米以及水中的200 纳米污染物的降解是 不可替代的技术。要 净化环境,必须用纳 米技术。
纳米技术在信息产业 中应用主要表现在3 个方面:①网络通讯、 宽频带的网络通讯、 纳米结构器件②光电 子器件、分子电子器 件、巨磁电子器件。 ③网络通讯的关键纳 米器件
主要研究环境污染引起的生态效应、生物或生态系统对污染的净化功能,从而 利用生物对环境进行监测、评价的原理和方法以及自然保护等。
快速大规模检测污染源及环境毒物、研究环境毒物对人体的影响以及进行低剂 量毒物实验等。其可靠性高,使用简单,有很好的应用前景。
1.免疫分析技术在环境激素中的应用 2.免疫分析技术在农药上的应用 3免疫分析技术在工业污染物上的应用 4.免疫分析技术在重金属上的应用
生态修复是指对生态系统停止人为干扰,以减轻 负荷压力,依靠生态系统的自我调节能力与自组 织能力使其向有序的方向进行演化,或者利用生 态系统的这种自我恢复能力,辅以人工措施,使 遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良 性循环方向发展;主要指致力于那些在自然突变 和人类活动活动影响下受到破坏的自然生态系统 的恢复与重建工作。
生物芯片(biochip)技术是20世纪90年代初期发展起来的一个新兴的领域, 生物芯片是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的 高度交叉的新技术,其主要是指通过微加工和微电子技术在固体基质表 面构建微型生物化学分析系统,以实现对生命机体的组织、细胞、蛋白 质、核酸、糖类及其它生物组分进行准确、快速、高通量的检测。该技 术被评为1998年度世界十大科技进展之一。
概念:免疫分析技术是一种以抗体和抗原的特异性结合来定性和 定量分析目标物质的分析技术。 分类:荧光免疫分析;放射免疫分析;化学发光免疫分析和酶免 疫分析 PS.在免疫反应系统中,各种免疫分析的技术原理都是一样的,即抗 原抗体反应 特点: 灵敏度高(检测极限可达到ng级) 方便快捷(只需要简单的甚至不需要前处理过程) 可同时检测大批量样品 检测成本低 安全可靠等优点 发展过程:1989年,美国环保局(EPA)、农业部食品安全检验 (FSIS.USDA)和AOAC共同制定了农药残留免疫学检 验商品试剂盒评定和认可的建议准则。1992年, 美国OSW(the Office ofSolid Waste)将免疫分析 技术列入SW-846号指导文件。随后免疫技术逐渐被 美国的各级机构所接受。
纳米技术又称为分子纳米技 术 。诺贝尔奖获得者、物理学 家理查德首次提出纳米技术的 概念是在 1 95 9年 .他将纳米技 术定义为“分子制造的产品和 过程 ,即基于分子操纵所获得的 分子装配所形成的产物及其控 制” .而纳米生物技术是纳米技 术和生物技术相结合的产物 ,它 既可以用于生物医学 ,也可以服 务于电子学、材料科学以及其 他社会需求 .从分子水平装配具 有复杂功能的装置和体系
合理利用传统能源和 开发新能源是我国当 前和今后的一项重要 任务。利用纳米改进 汽油、柴油的添加剂, 有助燃、净化作用。
虽然纳米新材料不是 最终产品,但是很重 要。各种功能材料, 玻璃透明度好但份量 重,用纳米改进它, 使它变轻.使这种材料 不仅有力学性能,而 且还具有其他功能, 还有光的变色、贮光, 反射各种紫外线、红 外线,光的吸收、贮 藏等功能。
按照芯片上固化的生物材料的不同,可以 将生物芯片划分为基因芯片、蛋白质芯片、 细胞芯片和组织芯片。
生物芯片的设想最早起始于80年代中期。90年代美国实现了 DNA探针分子的高密度集成。 进入21世纪,2002年竣工的人类 基因组计划已经完成,怎样利用该计划所揭示的大量遗传信息, 是生命科学领域内又一重大课题。为此,研究人员必需设计和 利用更为高效的硬软件技术来对如此庞大的基因组及蛋白质组 信息进行加工和研究。在这多种技术中,以生物芯片技术为基 础的新型分析技术发展最快也最具发展潜力。
基因芯片的最大优点在于其高通量。传统方法检测众多 基因要经历多次实验而且自动化程度低,因而每次实验 之间是存在系统误差的。基因芯片可以克服这个缺点, 众多基因的探针的标记、杂交等过程是在一次实验过程 中完成的,而且自动化程度高,数据客观可靠。
生物芯片是将大量生物 识别分子按预先设置的 排列固定于一种载体 (如硅片、玻片及高聚 物载体等)表面,利用 生物分子的特意性亲和 反应,如核酸杂交反应, 抗原抗体反应等来分子 各种生物分子存在的量 的一种技术。
生物芯片技术是21世纪的朝阳产业,有很好 的发展前景。它克服了传统生物学技术操作繁杂、 自动化程度低,检测效率低等不足,充分利用了 生物科学、信息学等当今前沿领域的研究成果, 现在已越来越广泛的被应用到多个领域中。随着 技术的发展与完善,生物芯片技术必将会越来越 广泛的应用到环境科学研究的各个领域,给21世 纪人类对环境的保护和治理带来一场“革命”。
我国生物芯片研究始于1997~1998年间,在此之前生物芯片技术在 我国还是空白。尽管起步较晚,但是我国生物芯片技术和产业发展 迅速,实现了从无到有的阶段性突破,并逐步发展壮大。
我相信,生物芯片技术在大家的共同努力之 下将不断造福人类。 ——制作者 李盛然