2024-03-25 00:28:20 来源：jinnianhui金年会官网 作者：jinnian金年会官网
本文从人类生活、生存、发展和环境保护等角度、从人类生存的三要素(水、空气、食品)等多个方面，讨论了生命科学及生命科学仪器大发展的必然性；从全球科技工作者对生命科学仪器的关注度等方面，介绍了生命科学仪器及其应用的发展现状；讨论了生命科学仪器的进展和发展前景。可供有关的科技工作者参考。
目前，地球上的人类和生物面临着越来越严重的环境和生态威胁，认真研究人类生活、生存、发展和生态平衡、环境保护等问题，是当代和今后长时期全球性的、迫切需要解决的问题，这是生命科学仪器发展的背景、主要原因或者叫生命科学仪器发展的必然性。
地球上的水污染很严重，据世界卫生组织报道：维持一个人的生命，每天至少要5升水，加上卫生用水和用水，发达国家人均需水量高达300-650升/天。而世界上地面和地下水的污染已到了严重地步：据2001年英国慈善机构“水援助”和“泪水基金”联合发表报告说，饮用水卫生问题已成为“目前世界上最为紧迫的生存危机之一”。报告说，不干净饮水，导致世界上每天有6000名儿童死亡。眼下世界上住院治疗的病人中，有一半是饮水不卫生而引发的疾病。2001年，联合国在全球用水情况报告中说，全球每天有5000多名儿童死于卫生条件恶化引发的疾病。与英国慈善机构“水援助”和“泪水基金”联合发表的报告一致。
联合国曾经报道：目前全球有11亿人缺乏安全用水。每年有500多万人死于同水有关的疾病。预计到2025年全球三分之二的人将生活在不同程度缺水的地区。据报道：世界上最大的内海——地中海，正在变成肮脏的海洋，每年倒入地中海的废水至少达到60亿立方米、固态垃圾达到2亿吨以上。沿海岸有数十家炼油厂和上百家燃油热电厂及各类工厂等污染源，估计这些工厂每年要向地中海倒入90万吨工业粘着物，160万吨可氧化的物质，使地中海每年要混入100吨水银、3800吨铅、12000吨酚类物质和3600吨磷盐。据世界卫生组织报道：发展中国家，目前每天有3万多人死于饮用水不洁引起的各类疾病。
我国的水环境问题也比较严重，目前我国非常重视水环境的保护，仪器信息网在2021年1月22日通过《十大关键词窥探2020环境监测行业风云变幻》的文章
，对我国2020年环境监测领域的有关问题进行了回顾，从中可以看出我国有关部门对环境保护方面的高度重视程度。2、空气
个有毒有害微粒：其中小于10μm的微粒大部分将沉积在人的肺泡中，它将引起人们生肺癌及引起有关疾病。英国剑桥马萨诸塞技术研究所的研究表明：烟灰是悬浮在空气中的有毒有害固体微粒的主要组成部分。据报道，在英国这种有害固体微粒每年至少导致1万人死亡。据文献报道，世界上汽油烷基防爆剂所用的铅每年达到38万吨以上，其中70%直接排入大气中，而人吸入的量至少有35%以上沉积在体内，也就是说地球上的人每年因汽油烷基防爆剂这一项，总共吸入的铅就有10吨左右沉积在内，最终引发铅中毒性质的各类疾病，更严重的是障碍儿童的身体发育，引起智力发育不良，形成痴呆症等等。
由于受空气、自然、历史等因素影响 ，全国受到结核菌感染的人约有4.2亿，现有肺结核病人约500万人。我国是全球22个结核病高负担国家之一，目前我国对空气污染问题已经引起高度重视。虽说北京、河北等地的空气质量(特别是PM2.5等)还有些不尽人意，但是很多大城市的空气质量已经大大改善，例如上海、浙江、广州等地域的城市和农村的空气质量已经产生了质的飞跃，空气质量优秀的天数可以达到80%以上。由于国家的重视和全民的共同努力，相信我国的空气质量会大幅度提高。
此外，由于现代工业、农业造成的污染，也正在日益加重，如有机汞、有机磷 、多氯联苯、农药残留物、放射性污染的水、各种无机元素(如汞、镉、铅、砷、铬等等)造成的污染已相当严重。汞中毒主要危害人的中枢神经系统，引起人的死亡率可高达到40%。镉对人的肾影响大，被定为1A级致癌物质。铅是一种对神经系统有害的重金属元素，儿童体内铅含量超过每升100微克时,脑发育就会受到不良影响，儿童血铅每增加10微克/分升,智商平均下降1至3分。国际上公认,把血铅超过每升100微克称为铅中毒。
多年前,国际消除儿童铅中毒联盟的专家，调查访问了中国后说:中国如不进行儿童铅中毒的防治，20年后,中国人平均智力将比美国人低5%。即20年后,一亿多告别“儿童”的中国人中,约有300万到500万人因智力下降成为社会负担，约有1000万到1300万人从平常人变为“庸人”，约有200万的高智商人才变为平常人。铅中毒的五大原因：1)大气污染;2)室内装饰;3)吸烟(烟中有铅，对儿童伤害很大，吸烟家庭孩子比不吸烟家庭孩子大10倍);4)儿童玩具;5)食品(爆米花、皮蛋、罐头、蔬菜、水果、饮水等等)。
我国是一个农业大国，与农业有关的问题相当严重，例如：转基因食品(小西红柿、色拉油、进口大豆、进口水果等等)，有些人还没有认识到它的危害，作者认为，转基因食品对人类的威胁很大，归纳起来看，它有五大隐患：
a、可能对其他生物产生不可估量的负面影响：具有抗虫、抗病转基因的植物也可通过花粉等途径对其他许多有益植物产生直接或间接影响，从而改变这些植物的良好基因。
b、增强害虫的抗性：目前已知第三代、害虫已对转基因抗虫作物产生抗性，以致要用更多的农药，这对全球的环境的危害更加大。
C、转基因植物通过授粉可能将抗虫、抗病、抗除草剂等“本领”传给野生杂草，从而杂草争夺肥料，严重影响农作物的生长，甚至严重影响农作物的生存。
d、由于动、植物，微生物，甚至人类的基因可以相互转移，形为的优势特征，这违背了“优胜劣汰”的自然规律，严重影响物种间的竞争，破坏生态平衡。
e、转基因生物产品作为食品进入市场，可对产生某些毒理作用和过敏反应;如：转基因生长激素毒素基因，可能影响人的生长发育;转基因的抗生素基因可能使对很多抗生素产生抗性，一旦生病，所有抗生素都不管用。转基因生物产品只几十年历史，对人危害的潜伏期很长。所以，凡是持怀疑态度的国家，都不签入境许可证，尤其欧盟更是如此。我国从2020年开始，也禁止有些转基因食品入境、限制种植和食用有些转基因农产品。还有绿色壁垒：日本曾经对200种农药制定了近9000个最高残留限量，其中，对蔬菜有3728个;大米制定了116种农药的最高残留限量。这些规定、标准，主要是针对我国的。因为，日本是我国的蔬菜和大米的主要出口国，占我国出口蔬菜总量的40%以上。
据报道，由于现代工业和农业造成的污染，科学家估计，到本世纪中叶，世界海平面将增高1m，每年消退的生物达100万种，每天有三个物种灭绝。100年后，生物将消失一半。所有这一切，都已经或正在引起全球性的警觉。全球人类目前面临的威胁越来越大。因此，从七十年代末期、八十年代初期以来，特别是近十几年，世界上科技和社会发展的潮流明显由“物”转向“人”。即从重视社会的物质生产，开始转向同时切实关注全球人类的生活、生存和发展的重大问题。
目前，国际上各类新型生命科学仪器正不断涌现。例如，用于分子生物学领域的各类仪器、用于细胞生物学领域的各类仪器、用于微生物检测的各类仪器和用于生物工程领域的仪器，以及生物医学及临床分析检测仪器、家庭或个人使用的专用仪器，特别是超小型、价格较低的生化仪器，各类验尿仪、血液分析仪、水质分析仪、有毒有害气体检测仪等等发展飞速。据报道，这些超小型仪器中，有的可以放进茶杯，有的可以放进口袋。
目前，由于生活水平的提高，现代人群中，糖尿病已成为非常普遍的病。曾经初步统计，我国的北京、上海、广州三大城市中，上海的糖尿病发病率为第一，北京第二，广州第三。因此，目前萄葡糖检测仪发展很快，国外有的萄葡糖检测仪只有手掌大小，只需一滴尿液或一点血，就可以对的萄葡糖指标进行检测，为糖尿病患者提供了很大的方便。例如：美国理康公司曾经推出的SurestepPlus稳步倍加型血糖监测仪，只有香烟盒大小，只需一滴血，30秒钟就可得到结果。又如德国IBM公司推出的Teflolux血糖检测仪，只需一滴鲜血，两分钟即可得到血糖测试结果，可随身携带，用来监控和治疗糖尿病非常方便。又如，家用食品检验仪，其探头(传感器)做成筷子式，只需插入食品就可检测其有毒有害成份，如准确、快速的检测食油中的黄曲霉素、猪肉中的3-4苯并芘等致癌物质，只需将探头插入被检测物质，就很快能得到结果，非常方便。由于计算机技术发展对科技的贡献，直接促进了生命科学仪器的发展。因此，这几年生命科学仪器的发展速度和水平实在令人“赏心悦目”。许多生命科学仪器能完全自动、准确、高速、高效地完成仪器的自检、故障的报警、控制分析测试的全过程、测试数据处理、协调与联用仪器的分工合作等等。许多生命科学仪器，操作人员只需要放试样、启动仪器开关就行了，其余一切都全由计算机自动完成。例如Beckman的700型和BM的4030型全自动生化仪，从采样、样品的稀释、测量操作到数据处理和打印结果，全由计算机自动完成。又如美国推出的Manarch 2000全自动生化仪，具有多功能，可作吸光度、FL强度、电解质、特殊蛋白质和酶免疫、FL免疫等分析，可同时作23个项目，都由计算机自动完成。
随着生命科学的发展，进一步促进了生命科学仪器的发展，往往由于生命科学研究中方法学上的发展或突破，使许多成熟的仪器扩大了新的应用范围，成为生命科学领域的崭新仪。例如：原子吸收分光光度计
(AAS)，目前已经发展为一种常规的生命科学仪器，全球已经普遍、广泛使用它来检测有毒有害的重金属致癌物质(如：Hg、Pb、Cd、Cr等等)。目前生命科学领域非常重视AAS的应用，国外的PerkinElmer、Agilent等公司和我国的北京普析通用、北分瑞利等公司的AAS都有很高的水平。同时，由于生命科学研究的发展，还随之出现了有关的新型的生命科学仪器，例如：北京普析通用、北京博晖创新的五元素同时检测的仪器的出现等就是如此。目前，AAS已经被认定为生命科学研究领域的“座上宾”，如国内某研究所用它来对人发中的锌、钙、镁、铂、钴等稀有元素的测定，用它来研究癌症有关指标的检测，得到了满意的结果。某部队的一位师长曾经对作者讲：现在，部队检查身体也用AAS，战士只要拔一根头发，放在信封里，写上名字寄给医院，医生用AAS检测Fe、Ca、Zn就可知该战士的健康情况。今天，生命科学仪器的发展，又推动了生命科学的发展，如AAS对医学的贡献、特别是对癌症的研究起到了很好的推动作用。作者预计：随着生命科学的发展，AAS还将有大发展，它在生命科学领域的应用，将以几何级数递增。又如：同位素质谱仪，过去主要是作地球化学中同位素分析用，然而，近几年开始在医学界也正在使用同位素质谱仪测定呼气中的碳同位数比值 (C
/C12)，以此诊断患者的胃和肝脏等疾病，其准确度达到96%以上。从这个角度来说，生命科学仪器的发展还反过来促进了生命科学的发展。
众所周知，当今的生命科学已从过去的描述性、实验性的科学向定量科学过渡。要定量就要有分析，要分析就要有仪器。所以，生命科学发展离不开生命科学仪器。美国的Hood教授指出：近30年来，生物医学迅速发展的两个主要原因之一，就是生物技术和科学仪器技术的相互配合，紧密结合。据仪器信息网2021年01月26日报道：近年来，单细胞基因组学是十分热门的研究方向，“三高”单细胞基因测序上游市场达5.19亿美元
据Qusesada和Mahies报道：脱氧核糖核酸(DNA)序列分析最引人注目，利用毛细管电泳FL衍生技术进行DNA测序，比商品DNA测序分析仪快25倍(商品DNA序序分析仪比手工操作快2000倍。
