生物工艺学是应用于工业最前沿的新工艺与生命科学的综合。迄今为止,这一行业尚未打开任何新的市场,而各个公司却已经把生物工艺用于制造工业产品。许多公司的实验室,例如牛津附近的国际遗传实验室和剑桥生命科学实验室都在致力于生物传感器的研制工作。
生物传感器是一种生物半导体器件。它能够识别不同化学成分的物质,在同一时间内迅速测定几种化学物质的存在和含量。
生物传感器在医疗上有广阔的应用前景,它可作为快速诊断病症和监护病员健康状况的有效工具。各科医生及诊所都盼望一种价格便宜,且使用有效的仪器,因为紧急诊断要依靠大量各种各样的信息。测定血液中葡萄糖含量的生物传感器,它就能迅速准确地诊断出糖尿病症状,并且能帮助患者控制自己的病情。例如,东京的武田医药公司已研制出一种廉价的、使用方便的生物传感器,糖尿病患者可在家里检查自己的血糖含量。目前,处于商业阶段生物传感器,大多数是用于检测或控制糖尿病症的。至于用于检测血液中其它物质的生物传感器不久也将问世。
生物传感器在工业上也有广泛的用途。生物过程一般说来就是从深罐中的发酵到通过催化剂让液体排泄出来并使动物或植物细胞增生的过程,这一过程的进行要受到许多参数的影响。但是其中仅有很少一部分参数能够直接测定。结果,除了简单的抽样以测定酸性、湿度以外,大多数的过程都是自由进行,得不到任何控制。
目前生物传感器向两个方向发展:一是向多功能传感器发展,即能同时检测多种化学物质;另一趋向是小型化和高灵敏度。按传感器采用的有机物质来看,目前已有氧传感器、微生物传感器和免疫传感器。它们的用途正在日益扩大,除了应用于医疗诊断、食品加工、环境监测和工业监测以外,还可望用于国防。
生物传感器在健康保护和工业过程控制上将获得更快的发展,前景是乐观的。至于更高级的仪器,要在十年内应用,也未必可能。首先,生物传感器是比较难以研制的产品,因为除了基础的生化原理以外,这项工作还需要把模拟信号转换成数字信号,进行电池设计、电子封装、大规模集成电路及光学与纤维光学等一系列技术和知识。组建一支具有这些技术的队伍需要许多年,而且为了使所有这些人员在生产过程中都起到作用,还需有连续长期的工作经验,这些都是较难的。
张敬贤摘编
女性易染艾滋病?
艾滋病患者女性比男性病情重、死得快。此发现使研究者既震惊,又迷惑。尽管,获得性免疫缺陷综合症还缺乏对男女性别间实验比较方面的全国性资料,但在纽约、迈阿密,加利福尼亚已发现经确诊了的艾滋病中女性患者醒目地比男性死亡快。对此,几位研究者尚不能充分地阐明。他们相信或许男女的此种差异真是那样,而不是简单地由于女性确诊艾滋病的时间稍晚的缘故。他们所搜集到的资料引人入胜,因为这些资料可能为研究者们提供线索——人们感染的艾滋病是怎样又是为什么发展成全身性疾病?人们得了艾滋病,其免疫系统是怎样又是为什么会遭到毁损?从而促使引起疾病甚至死亡的各种感染和癌病毒侵入机体畅通无阻。
“在幸存的女性艾滋病患者中,我们目睹了这一引人注目的(男女间)差异。”迈阿密学院的麦加雷 · 菲思科博士说。
当科学家们还没有确切证据论证此差别时,不少人推测生物学方面差别或许与此有关。“可能是内分泌方面的因素,或许女性公滋病是不同的疾病。”菲思科博士说。但是所采访的专家们还是抱谨慎的态度。他们告诫:在得出以生物因素来阐明存活时间差异的结论之前,一定得先排除社会因素(如缺乏医疗照料等)。“对此,我们必须慎重。”菲思科说。
菲思科博士已观察了119名女性艾滋病患者,其中111名在三年前已被确诊,她们的存活时间在确诊后平均为6.6月,而男性艾滋病患者确诊后存活时间为12 ~ 14个月。
最醒目的资料来自加利福尼亚,通过查阅年12月31日前所诊断的7074例艾滋病患者的资料,桑佛西斯科的哈特基勃研究所和咨询处的波尔 · 哈特先生发现其中的128例女性在确诊艾滋病后平均存活时间为40天;而6946名男性平均存活时间超过了一年。
专家们声称可能有几个非生物学原因或许是女性艾滋病患者存活时间短的理由:这些理由在没有大量获得证据之前无法被人们接受。而且,到目前为止,在纽约、迈阿密和加利福尼亚的研究机构至少已排除了这些可能解释的某些方面。例如:专家们说以同性恋为主的男性和以静脉注射毒品为主的女性两组艾滋病患者可能是真实地反映了它们间的比较。人们业已清楚同性恋组比静脉注射毒品组有较长的存活期。研究者们推测这是因为毒品使用者起病比较重,或者她们因穷困很少得到医学照料。
但在加利福尼亚,根据哈特先生的报告,妇女通常是静脉注射毒品者的伴侣。大多数妇女本身并未使用毒品,她们是通过性交而感染的。在纽约,据该市卫生所的兰特 · 斯通勃先生报导,即使在毒品使用受到注意后,艾滋病患者女性仍比男性更易恶化。据对纽约市随访的女性观察,60%经静脉注射毒品、23%通过性交感染,其余大部分通过输血或属“海地”式传播。在“海地”这个国家,通过性交传播艾滋病比较普遍。在迈阿密,据菲思科报导:女性艾滋病患者经静脉注射毒品,或以“海地”式传播,两者在数量上几乎是平分秋色。仅小部分通过性交或输血感染。专家们指出其原因也许是女性比男性穷困,女性很少获得医疗照顾机会。正如菲思科博士所说:“在迈阿密,随访的艾滋病患者中70%的男性是穷困的,而实际上所有的女性患者全部是穷人。可能解释这一发现的还有其它社会因素。”哈特先生建议由于艾滋病在加利福尼亚还很罕见,医生在诊治女病人时不必受此困扰。
但在纽约女性艾滋病患者与日俱增。斯道勃指出,在严重的艾滋病毒感染者中,性作为基本因素似乎起了作用。菲思科博士提出:女性激素能影响疾病过程。她和别的学者均疑及在妊娠期感染艾滋病后预后较差。虽然专家们认为此说尚不能完全确立。假如妊娠期如专家们所说会使艾滋病感染加重的话,就会引出一连串需要回答的问题。其内分泌和免疫系统在妊娠期是怎样变化,为什么会发生这样的变化?
尽管科学家推测,妊娠期免疫系统会有些变化,但在佛来德尔菲的杰尔逊医学院,苏珊 · 考乔特博士指出,正常孕妇中我们没有明显地看到有此等变化。”她还说:“看来免疫系统是那样的精巧,文具有高度的特异性。”考乔特认为:在妊娠期内分泌变化是显著的,孕妇体内性激素呈现较高的水平,其它激素(包括类固醇、甲状腺激素)浓度也相应升高。
[沈荣福、周伟译自《International Herald Tribune》,1987年10月20日]
高技术消防器材
世界上每年火灾的死亡人数上万人,财产的损失达几亿美元。仅在美国,一年的死亡人数就达六千人,按人口计算是大多数工业发达国家的两倍。为减少死亡人数,使消防人员的工作更安全,很多新技术已被应用。
· 刺耳的报警声可以使步行者震耳欲聋。这种噪音可能使经常工作在这种情况下的消防人员致聋。为了保护消防人员免遭噪音的侵害,佛罗里达的一家公司已经采用一种叫吸音泵的卡车。这种车不同于传统的卡车,发动机在车后部,司机和车组人员库在密封舱里,可以避免警笛和发动机的噪音。
· 消防人员绝不仅仅是打开水龙带的开关,对准火焰就万事大吉了。有时由于水压过高,强大的水柱可以将梯子上和屋顶上的消防人员打落。得克萨斯的Span仪表公司正在出售一种可以自动告诉消防人员水的每分钟流量是多少的仪表。
?消防服装已不再用普通布刺做成。最新式的服装由防烟材料PBI制做。这种服装最初是为禁闭在高氧环境中的美国国家航天局的驾驶员研制的。北卡罗来纳州的夏洛特的Celanese公司根据美国空军的合同研制了这种材料。最近开始在商店销售PBI服装。美国一些消防部门已经使用这种服装。目前日本、欧洲和加拿大在对PBI服装进行评估。Celanese公司的人员说:“随着时间的流逝,消防人员工作的危险性越来越大。”飞机上的座椅也在使用低燃点的PBI材料。
· 几年来,消防人员一直用风扇在通道和窗口处排烟。得克萨斯Avztin消防部门研制了一种新装置。当火被扑灭后,很快将新鲜空气吹入布满烟雾的地方。这种装置看上去像一个巨大的软管子,放在小型卡车的后面。阿灵顿的TriData公司正在出售这种超级驱烟装置。
· 当今的消防人员不单是带软水管进入燃烧的大楼。几家公司正在制做个人警觉安全系统。当消防人员陷入困境时,这种系统发出尖叫声。得克萨斯的Lifeline制造一种个人警觉探测仪。如果消防人员持续25秒不动,这种个人警觉探测仪就打开。消防人员可以将由电池操纵的装置拴在皮带上或吊裤带上。
· 有时看不到火焰,似乎已经熄灭了。一种对热很敏感的手动“摄像极”可以帮助消防人员探测出隐蔽的火。英国切姆斯福德的EEV公司生产一种由电池操纵的机器,这种机器可以让消防人员看清火灾目标的热图像。越热的地方,出现在特别屏幕上的图像越白。
· 由于森林火灾受到风、温度和湿度的影响,许多新设计的消防器材能猜测出火灾的基本特性。蒙大拿州米苏拉的美国农业部的实验室开发了计算机程序来预测凶猛的火势。一个人能提供风速和方向,草木、坡地和平地的温度;而计算机可以计算火的热强化程度,火焰有多高,蔓延的速度如何。这个程序叫做BEHAVE,可以在微机上或一个手提式计算机上进行。森林管理站可将其活动情况的副本寄给南非、澳大利亚、智利、加拿大、西班牙、墨西哥、葡萄牙和法国。像西班牙和智利那样的国家。由于草木很干,容易发生大火灾。
· 今天,只用水扑灭森林火灾已经远远不够了。法国一名消防官员讲:“当水从空中喷下时,烟和火焰可以从中穿过。一种同水混合在一起的空投泡沫用来消除大片森林火灾的烟雾并熄灭火焰。以乙醇为基本组成的泡沫使地上覆盖上一片白雪一样的物质。在去年的Riviera火灾中法国成功地试用了六万公斤泡沫。”
· 林业的管理也使用自动化站,通过卫星发射火灾预测数据。一种叫做远程自动化气象站的便携系统向消防人员传送风速、风向、温度、湿度及压力的信息。低温度和高压力提示消防人员保持警觉。
[谢淼译自News Week,1987年2月9日]