美国军事上最优先的项目是改进其防御技术。生物技术的进展则有利于建立更精确的防御系统、保护国家安全以及评价军事威胁。应用生物技术有助于检测战场上的地雷、爆炸物、化学和生物药剂。生物技术开发的工具还有利于将人类及其生活环境与危险物质隔开。而且也为研究者提供了开发新的和改良的物质的机会，以抵御恶劣的战地条件和保护军服及仪器。

同时，生物技术的研究结果也增大了生物和化学战争所用物质的潜在威胁。这些用于战场的物质不仅能通过遗传工程大量生产，而且更容易开发出比现有物质更危险的物质。不管是毒素、生物物质或化学物质，现有技术能制造出更有威力、毒性更长、抵抗力更强和更难检测的新物质。

生物技术在军事上的主要用途可分为：生物医疗、生物检测、消除污染和材料生物技术等方面。

医疗生物技术

利用生物技术的医疗作用集中于设计使战士免遭化学和生物危险物质危害的诊断药物和疫苗。诊断方法包括监测和化验身体中的病毒、药物和有毒化合物。

军事疫苗计划包括抗疟疾、甲肝、痢疾、脑膜炎等活性疫苗的遗传工程。这一计划还包括开发抵抗生物战争中重要病毒的多价疫苗。其目的是保护战场中士兵免遭外来细菌和寄生虫的侵袭，或者至少提供部分保护作用以使士兵支持到得到医治的时候。而私立研究中心则注重更普通的疫苗，如抗脊髓灰质炎、白喉和伤寒等疫苗，但军事上则注重在外国土地上对士兵具有很大威胁的稀有疾病。

当不能开发出疫苗时，医学研究则重在设计药物和毒素治疗以及预防。这一项目包括免疫调节剂、抗病毒剂和抗毒素，虽然在开发的早期，药物治疗是一种快速、有效和更经济的抵抗有毒物质或保护的治疗方法。在长远的发展中，应用医学生物技术有助于设计出新产品，以促进创伤快速愈合、器官和组织再生、神经细胞修复、人工血液以及保护士兵免受辐射和其它战场上的威胁。

生物检测器、接受器、探针

近来，在检测技术，特别是生物检测器和生物探针方面已开辟了新途径。生物检测器将化学和生物材料与微电子和工业工艺工程相结合。医学中分子传感器的新应用，如诊断、药物传递和患者监测，仍在继续增加。生物检测器很快成为了私立工业技术。并正在用工程方法监测环境中的有毒污染物和工业过程的污染。军事上的应用目的在于检测生物和化学战争的药剂，如病原菌和毒素，但比传统的传感器具有更高的特异性、选择性、敏感性和速度。

在所开发的生物检测器中，生物传感器具有最大的潜力。这些传感器由两部分组成，即分子识别部件，如一种化学物质、抗体或酶；以及将反应转换成电或光信号的信号传导发生部件。测量化学和生物物质经常要用复杂的仪器，如气相色谱或质谱，且通常涉及到复杂的程序。另外，生物传感器更快而廉价。例如，以免疫反应为基础的一种测量方法便开发形成了简单而方便的生物传感器。在包被对某种化学物质或生物物质具有特异性的抗体时，能引起浸入溶液发生反应，使在靶试剂存在时改变颜色。部队中正在以一种神经剂Soman为靶子，而其它国家则在探索其它的靶剂。

更复杂的免疫传感器目前也在开发。其中光纤维传感器最有前途。这种由光纤维组成的传导元件与特定波长的光耦联。用不同的抗体包被纤维，一种光纤传感器能同时测量几种化合物。但遗憾的是免疫传感器特异性和选择性很慢。而且，抗体 - 抗原复合物使其不易附加于传导元件上。对这种慢速反应免疫传感器的解决方法是使用催化性抗体，其作用为酶，且能使反应更快。而且能减小干扰和背景噪音。

生产快速反应生物传感器的另一技术是使用酶作为分子识别元件。虽然在实验室很稳定，但酶由于对温度和其它环境条件的波动很敏感，不易在战场条件下使用。为了有效地发生作用，酶需经固定化和稳定化。仍处在发展早期的人工酶可能值得注意。另一方法是使用从嗜热菌分离出的酶。这类酶能在极高温度下工作，这样能使其在极端环境条件下保持稳定。当酶和抗体在战场环境下不能很好工作时，则可考虑使用完整细胞和部分组织（但仍不能有效地与信号发生元件耦联）。研究者希望克服稳定性问题，同时攻克某一和同一系统中分子识别的特性。

军事上生物检测的研究集中于以接受器为基础的生物传感器。接受器有许多优点：能在数秒钟内同时结合几种试剂，甚至能鉴别出未知试剂。如果合适地构建，接受器能在极端环境中反复使用。迄今的研究集中于乙酰胆碱接受器，它能结合几种神经剂。研究者还分离出鸦片剂和γ - 氨基丁酸（GABA）接受器，也分离出几种离子通道接受器（Ca²⁺和Na⁺）。医药工业中也在开发用于诊断的接受器生物传感器，如测量血液和尿中药物和化学物质的生物传感器。至于军事技术的许多研究项目，与私立机构间相互技术转移将有助于促进其发展。

生物传感器的转换元件也很重要，包括从电极到晶体管，压电晶体或光学纤维，例如光纤能透过特定波长的光，能与几种生物组分相结合。甚至现在还在开发激光传导器，最终反应可以荧光或分光光度分析法读取。然而，将传导元件与生物组分相结合形成的生物传感器也提出了工程问题，有趣的是，并非这些问题都直接与分子识别元件相关，而是更与传导元件缺乏敏感性有关，相反，传导元件过分敏感又会产生伪信号。

另一完全不同的检测方法是生物探针，尽管还处于初期。现已有制备和纯化能结合靶分子的多种方法。与私立部门DNA探针技术相比，军事研究者面临的挑战是在没有干扰和噪音条件放大和测量探针/靶子杂交物。

生物污染

目前去污染的方法使用的是对人和环境有害的化学溶液。而且还具有腐蚀性，并且易损坏军用仪器和物质。而能降解危险化学和生物药剂的遗传工程微生物能使这些溶液降解成为毒性更小的成分。与传统的去污染不同的是，生物去污染更具专一性、选择性和作用速率更快。而且在一般和特殊战场条件下均有效，对皮肤、物质和器材的腐蚀性更小。有效的克隆技术能生产较少的去污染剂，这样易于运输，并能快速发酵产生更多的去污染剂。

迄今军事和工业上的主要研究集中于酶法去污染。目前可用两种方法分离这类酶。第一种方法是利用自然生长于极端条件下，如高温或高盐环境中的微生物。这类微生物通常具有降解一些化学和生物药剂的酶。但它们只在实验室有效，这种酶在环境中则不稳定。目前的研究旨在使其在战场条件下纯化和稳定。

另一技术涉及到对能利用已知化学物质，如氮或硫芥作唯一碳源和氮源的实验室菌株的育种和遗传选择。利用方法，伊利诺斯大学已筛选出能降解多种氯化物的微生物菌株。随着对生物降解的生化和遗传基础的认识的深入，几个实验室已开始对能降解各种环境污染物，如dioxin、多氯联苯（PCB）和油溢出物等的微生物进行遗传工程。事实上可能构建具有新的杂合途径的菌株。一旦获得了这种工程微生物，就可分离出承担降解作用的酶或组分，构建其遗传组分，并将其克隆以大量供给战场用作去污染剂。

—些细菌品系还能产生乳化化合物。乳化剂在化学物质（如氮芥）需在降解前溶解的过程中起着重要作用。大多数细菌乳化剂是脂类或糖脂。理想的方法是用选择的细菌菌株生产对所降解的化学物质具有专一性的乳化剂。否则需用外源加入乳化剂至生物降解混合物中的附加步骤促进这一过程虽然这种过程在实验室易于进行，但在战场条件下，乳化和生物降解更加复杂，由于酶并不总是快速发生作用，酶和化学物质相结合有时比仅有单一组分更加稳定和快速。例如，惰性有机溶剂中的催化性抗体可用于更有效地去除军事器材的污染，但当其单独作用时并不总是有效。

去污染将是生物技术最有用武之地的领域，尽管还不得不开发成本低的方法。

材料技术

材料技术也在军事上具有一些潜在的应用潜力 · 在基础研究上，遗传工程对物质的结构和功能间的关系可以提供新认识。在分子水平上，天然物质可以经操作以及进一步修饰以作特定应用。通过操作基因还可以合成新的或改良的物质，这样能生产出具有抵抗极端温度、湿度、盐度、辐射和压力等环境条件能力的生物工程材料。从生物材料研究中还可获得的优越性包括更优的设计和加工技术，以改进材料对药剂和辐射的灵活性、稳定性、威慑力和封锁力。

特定的例子包括高能爆炸物和其它威力材料的合成和处理。这些新方法有助于降低生产成本、提高安全性、消除危险废物以及合成传统方法难以制造的新材料。

用生物技术还可以合成和改良新材料。军事上可能的利益包括更高的强度，更轻的纤维用于弹道保护，对化学药剂具有更大耐力的以保护衣物的新弹料；具更长贮藏稳定性和能快速布置的新包装材料；粘附剂；陶瓷；胶；溶剂；乳化剂；色素以及能使材料对化学和生物药剂具更高保护力的反应性罩面漆。而用合成法设计和制造这些新材料是有限的、应用遗传工程、生物工艺和蛋白质工程则能提供以前认为在材料设计和功能中不可行的新能力。而且生物工艺技术以及大规模方法最终有助于保持很低的生产成本。

结束语

正如空间技术有助于计算机和微芯片工业的发展一样，生物技术在军事上的应片：可以促进生物传感器和生物工艺技术的发展。生物技术在军事上的应用是多方面的，目前的军事项目也为环境、工业和生物医学应用中的技术转移提供了便利。

军事界期待着从生物技术中获得长远利益，而且为需15 ~ 30年才能结果的技术分配了人力和物力。但鉴于即将来临的预算限制，军界对生物技术的投入也会有限。这将取决于美国和外国私立工业部门观察到能以多快的速度开发出这些应用以及投入市场。

[Biotechnology，1989年第5期]