中国实验动物学科发展的关键问题与对策的思考

<正>实验动物学是一门新兴交叉学科,它集成生物学、兽医学、生物工程、医学、药学、生物医学工程等学科的理论和方法,以实验动物和动物实验技术为研究对象,为相关学科发展提供系统性生物学材料和相关技术.实验动物学科产生的实验动物、动物模型、生物信息、动物实验技术、动物实验设备等,是     

生物电子学

二十世纪三十年代,有人用示波器观察到生物体的神经动作电位,使生物学、电子学这两个“互不相关”的学科有了科学上的联系,随着电生理研究的迅速发展,从事这方面工作的人员逐渐增多,各国相继成立了生物电子学会,专业刊物不断扩充,文献数目急剧增加,大大促进了这门学科的发展. 生物体经过亿万年的进化,有它不可估量的优点,包括生物体对周围环境信息的获取、传送、处理以至于自身防护、环境适应等等.它的完整性、系统性、可靠性和灵活性远远超过了技术科学的总体设计概念.从生物中得到启示,仿照生物体的这些优点,应用到工程技术或国防军事方面,很可能有飞跃的发展.另一方面,人们看到,工程学是人类设法控制周围环境的,而生物医学是人类设法控制人体内部环境的,用工程技术上的理论与方法为生物医学服务,将大大促进生物、医学的研究、诊断与治疗.生物与工程两者相辅相成,互为因果,组成了生物电子学.     

化学工程与生命科学

化学工程是随着化学工业的发展,而在二十世纪初出现的一个新的学科分支,直到五十年代末期,化学工程主要是以研究化工单元操作为基本内容.随着科学技术的突飞猛进,近十多年来,化学工程也在不断发展,其发展趋势具有两个明显的特点:一是深入研究过程机理,力求建立过程的模型,用数学的概念、方法描述过程,以电子计算机为工具,寻求过程的定量或半定量的规律;二是摆脱学科分科的约束,与其他学科相互渗透、相互影响、相互促进,逐渐在边缘领域出现新的生长点.如将化学工程和数学、物理等,应用于医学和生物学,从而产生了“生物医学工程”,这是近15～20年中出现的新学科,是工程科学和生命科学相结合的边缘学科.著名科学家冯元桢曾预言,不久的将来,生物医学工程就象当年的航空火箭工程     

新兴科技伦理需要加强跨学科研究

<正>新兴科技在快速发展,相应的科技伦理问题不断凸显,加强科技伦理研究有助于实现更好的科技伦理治理.和单一的学科研究不同,科技伦理研究涉及多个学科,比如自然科学(生物学、医学、农学、化学、物理学等)、社会科学(社会学、人类学、政治学、管理学、法学等)和人文科学(哲学、宗教学、历史学等),需要多个学科的相互渗透和融合,以及跨学科/交叉学科的研究.     

从古生物学到地球生物学的跨越

以学科体系和科学问题为导向, 对当前国际上出现的地球生物学从学科分类体系、形成背景、主要研究方向、亟待突破的分支学科及其与之相关的研究领域进行了评述. 作为地球科学与生命科学相结合而形成的新兴交叉学科, 地球生物学在地球科学中应具有独立的一级学科地位, 类似于地球化学和地球物理学. 地球生物学主要研究地球系统的生命运动, 涉及地球环境与生命系统的相互作用. 它的形成与发展既是当今科学技术发展的结果, 也是当今世界对所面临重大人类-环境-资源问题的响应. 分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学、地球生理学等地球生物学中的二级学科还有待尽快突破, 以形成地球生物学的成熟理论框架和方法体系.     

基于稀土材料的新型多功能肿瘤诊疗剂的研究

●近年来,纳米生物医学已成为生物学、医学、材料学等多学科综合交叉领域的前沿和热点。其中,诊疗纳米医学是纳米生物医学研究领域中一个新兴的重要分支,这种以多功能纳米结构材料（简称纳米诊疗剂）构建的集医学疾病诊断和原位治疗于一体的新技术,将提供一个集早期实时监测、定位诊断与个性化干预于     

本征柔性有机电子器件的研究进展

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设计开发高性能、高显示度、高稳定性的本征柔性材料和有机电子器件是当前的研究重点.本文主要介绍了近年来本征柔性有机电子学相关领域的前沿研究进展,重点讨论了本征柔性材料与有机电子器件的设计和制备策略、本征柔性材料图案化工艺和集成电路,分析了本征柔性有机电子学领域的技术瓶颈和前沿问题,总结和展望了本征柔性有机电子器件的应用前景与未来发展趋势.     

类脂双层传感器和生物分子电子学

从本世纪60年代初起人们对类脂双层进行了广泛的研究。目前,平面的双层类脂膜(缩写为BLM)与球状的类脂双层即脂质体一起在经过适当修饰后已是生物膜的最佳模型。近来,微电子学的进展和人们对包括BLM在内的超薄有机膜的兴趣已导致生物传感器的发展,从而在化学、电子学以及生物学等学科的交叉处产生了一个新的研究领域:生物分子电子学。这个激动人心的新科技领域是发展新的半导体后电子技术即其长期目标是分子计算机的分子电子学的一部分。当前的微电子学与未来的分子电子学之间的分界线为一微米。在一微米以下,经典的微电子学规律不再成立而量子力学的规律开始起作用。微电子学以半导体薄片为基础,而新型的分子电子学将以分子和原子本身的能力为基础。在分子电子学里有两个主要方向:(1)以分子和原子的性质为基础的分子电子学和(2)应用量子效应的纳电子学。人们预期这些新的领域将发展出比目前PC计算机线路要快10万倍的分子电子线路,在分子电子线路里,分子的信息加工能力将通过电子及其结构的变化来实现。在生物体里,蛋白酶的构     

光谱电化学中的一种現场研究方法

随着科学技术的发展和多学科间的渗透、交错与相互促进,近代电化学的研究内容已扩展到一些新的领域,如燃料电池、光电化学、半导体电化学、化学电子学、表面电化学以及生物电化学等等。对这些新领域的研究,传统的电化学方法已远远不能适应。因为传统的电化学测试技术和研究方法,主要测量电化学过程中总的电流、电位及阻抗等宏观参量及其随时     

生物医学大数据的现状与展望

生物医学是一门新兴的前沿交叉学科,它综合了医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来.近年来随着先进仪器装备与信息技术等越来越广泛和深入的整合到生物技术中来,生物医学研究中越来越频繁的涉及到大数据存储和分析等信息技术.大数据时代的来临对生物医学研究产生了重大影响.其中,一个重要发展趋势就是由假设驱动向数据驱动的转变.数十年来分子生物学水平上的实验目的是获得结论或者是提出一种新的假设,而现在基于海量生物医学大数据,可以对海量数据的研究来探索其中的规律,直接提出假设或得出可靠的结论.随着先进的生物分析技术的不断推出和更新,生物医学数据迅速积累.基于此类大数据一些以往不能解决的问题将有望解决,同时相关生物医学研究的新问题也层出不穷.生物医学相关的大数据技术和相关应用主要包括:基于高通量测序的个性化基因组、转录组和蛋白组研究,单细胞水平基因型和表型研究,人类健康相关微生物群落研究,生物医学图像研究等.相关生物医学大数据分析任务均具有着数据密集和计算密集的双密集性特点.要充分地利用这些大数据解决一系列生物医学问题,迫切需要高通量、高效率、高准确性的生物信息存储和分析策略.本文总结和回顾生物医学大数据的生成、管理和分析相关的一系列问题,其中重点讨论人体微生物群落、单细胞表型和基因型、生物医学图像等新近出现的生物医学大数据形式,以及相关数据分析和应用前景等.基于目前生物医学大数据的现状我们可以发现,生物医学大数据的研究正处于蓄势待发状态:适应于生物医学大数据的软硬件平台、大数据存储、大数据分析挖掘等方法等还不成熟,制约着生物大数据的研究.然而一旦相关研究获得突破并有所优化和应用,将会全方位地支撑生物医学大数据的深入解构;进而有助于对医学现象的趋势分析和预测,服务于相关的遗传疾病研究、公共卫生监控、医疗与医药开发等广泛生物医学应用.     

从首个合成细胞看合成生物学的现状与发展

合成生物学是一门新兴交叉学科,诞生至今已在医药、能源、环境、农业等多个领域展现出巨大的应用前景和发展潜力,对探索生命起源与进化等生物学基本问题亦发挥重要作用.随着2010年5月首个合成细胞的诞生,合成生物学再次引起了社会各界的高度关注和广泛讨论.欧美等国已在合成生物学领域开展多项研究并已取得诸多成果.为了推动和促进这一新兴学科在中国的发展,本文在阐明合成生物学概念及研究内容的基础上,一方面综述了合成生物学的研究现状及国内外发展,分析了合成生物学所面临的机遇与挑战;另一方面,对合成生物学未来的发展,尤其是在中国的发展作出展望.     

智能医学的现状与未来

随着医学人工智能、医疗大数据分析、智能药物研发、手术机器人、影像导航精准诊疗等技术的不断发展与临床应用,智能医学作为古典医学、生物医学后新的发展阶段,已呈现出以基础理论创新驱动、以技术应用迭代牵引为特征的现代医学新形态、新范式,推动构建完整知识体系并促进关键技术不断创新已成为智能医学领域的最重要课题.本文结合第Y6次香山科学会议的主要观点与见解,围绕“智能医学基础理论与关键技术”这一主题,深入讨论国内外智能医学的学科现状,展望智能医学未来发展的主要趋势,阐述了在智能医学材料与器械、多物理场融合、生物信息与医学硬件的整合一体化、生物技术与信息技术的协同增效等领域的重大变革,以冀进一步推动我国智能医学在理论、技术、业态、应用的理念创新与范式突破.     

分子生物学的发展

分子生物学,与其说是生物科学的一个新的分支学科,毋宁说是生物科学发展的一个新的历史阶段;是在对生命物质运动特殊规律与生物高分子结构和功能两种水平研究之间开始接壤的广阔领域;是用基础学科的技术与观点谋求深入了解生命现象本质的一种态度和趋势;是生物学的一个生长点;是现代化学、物理学和数学向生物学渗透的一种必然的结果。分子生物学的观点主要是分析。在生物科学发展的现阶段,多进行一些分析是必要的,但停留于此是不够的。事实上,在生物科学的发展中综合的过程也随时在进行着。学科的互相渗透串连,意味着科学的成长与     

系统生物学:一个工程和医学的新视角——来自英国医学科学院和皇家工程院的报告

英国皇家工程院和英国医学科学院2007年2月共同发布了题为《系统生物学：一个工程和医学的新视角》的研究报告。 系统生物学是一个科学和工程研究上的创新性发展，是对一个生物系统的各组成部分之间的相互联系进行定量分析的新兴的方法学。系统生物学运用系统工程的概念，并通过建立数学模型和试验的方法来研究复杂的生物系统，它通过工程科学中的系统分析以及控制和信号理论，在生物学和工程研究之间架起了桥梁，并将对生物医学、健康护理等很多领域产生着广泛的影响。 为使读者及时了解这方面的最新动态，我们特约上海交大医学院顾敏鸣教授等选译了该报告的总论部分，希望引起关注。[编者按]     

太赫兹光热电探测方法研究进展

太赫兹波拥有独特的物理特性,在安检成像、通信、无损检测和生物医学等许多领域具有广阔的应用前景.在太赫兹探测系统中,太赫兹探测器是直接影响系统性能的核心器件之一.目前,室温太赫兹探测方法主要分为电子学方法和光热探测方法两类.受制于器件的截止频率,电子学方法难以应用于中高频段太赫兹探测;受制于器件较慢的响应速度,光热效应方法通常难以应用于高速太赫兹探测.光热电探测方法是最近十几年发展的光探测方法, 2014年之后成为太赫兹探测领域的研究热点.相较于电子学方法和传统的光热探测方法,光热电探测方法具有大带宽、零偏压、高速、室温工作等明显优势,非常具有竞争力.本文综述了太赫兹光热电探测技术的最新研究进展,阐述了光热电效应的基本原理和光热电太赫兹探测器的主要性能参数,在此基础上分析总结了太赫兹光热电探测器主要实现方法和研究现状,并对其未来发展方向进行了展望.     

计算生物学

计算生物学(computational biology)是一门典型的交叉学科,涉及的学科包括数学、统计学、化学、物理学、生物学和计算机科学等.就整个学科的内容而论,计算生物学最终是以生命科学中的现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,数学和计算机仅仅是解决问题的工具和手段.     

1988年国外医学进展简要回顾

1988年国外医学一如既往向着高精尖和防治主要危害人们健康疾病的方向发展。因而1988年国外医学的主要进展着重表现在以下几个较有成效的方面:分子医学和生物医学工程的不断深入;对心血管疾病的防治;药物领域内的革新;医学与社会科学的日益交融;新技术新方法大量应用于医学领域。     

动物分类学及其存在的一些问题

动物分类学是一门古老的学科,随着现代生物学其他学科的发展和渗透,已发生了很大的变化。现代动物分类学中主要有支序分类学、数值分类学、进化分类学等学派,各学派都有其所长和所短。对于同源性、物种等一些基本问题的认识目前尚不完善,还有许多争议。     

富勒烯的化学和物理研究

C_(60)及相关问题的研究开辟了全新的学科领域。它不但涉及到化学、物理学、生物学,而且还涉及到天体物理学、地质科学、生命科学、医药科学、纳米技术科学等几乎所有学科。研究结果表明,C_(60)及富勒烯家族的发现是人类对碳元素认识的又一个新飞跃,开创了碳研究的新时期。由于它的重大理论意义和潜在的广阔应用前景,深入的研究必将引起化学、物理学、材料科学、生命科学、电子学和光电子学等学科的全新发展。自1990年人们发现大量制备C_(60)的方法后,对它的基本物理化学性质及其结构已有大量的报道。本文试从以下几个方面讨论有关C_(60)及其家族化合物的物理化学研究的情况。     

被子植物花部进化:传粉选择作用的客观评价

自传粉生物学兴起和发展以来的上百年间, 被子植物多样性花部构成的进化历程获得了前所未有的全新认识和理解. 进化生物学家们已经建立和发展了很多理论法则试图解释自然界普遍存在的传粉系统和植物花部进化之间的必然联系. 近年来, 随着自然界新的传粉事件不断被发现, 相关研究的更加深入, 交叉学科的发展及其相关技术和方法在本研究领域的应用, 人们逐渐认识到花部进化并非一个适应性模型所能阐述, 而是处在特殊和复杂的综合选择体系中. 因此, 一些传粉生物学的传统观点迫切需要重新评价和客观认识. 本文仅就被子植物花部进化过程中有关传粉选择作用研究的主要传统理论观点的内容、发展以及争论展开评述, 并结合相关研究领域的最新发展提出了未来的研究方向和注意问题.