生物科学仪器行业分析报告

生物科学仪器行业分析报告

一、生物科学与生物工程概述

现代生物科学是指对生物有机体在分子、细胞或个体水平上通过一定的技术手段进行设计操作，以改良物种质量和生命大分子特性或生产特殊用途的生命大分子物质等。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。

生物工程（也叫生物技术）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术，它以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如D N A、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程及蛋白质工程等。由于现代生物工程有可能解决人类面临的重大问题，如粮食、健康、环境、能源等，它与计算器微电子技术、新材料、新能源、航天技术等被认为是21世纪科学技术的核心。

二、生物科学仪器行业运行情况

目前常见的生物科学仪器、设备主要包括样品前处理设备、基因转导设备、系列恒温设备、医用清洗消毒设备等。

（一）基因转导设备

1.基因枪

基因枪导入法是一种较先进的基因导入技术，它是通过动力系统用包裹着D N A的金属小颗粒轰击受体组织，使D N A实现穿壁并被导入众多细胞中（一般可以穿透2-3层细胞），随机整合到受体细胞的基因组中，完成转化过程。基因枪根据驱动力可以分为3种基本类型。

①火药式基因枪。该基因枪是最原始的类型，由美国康奈尔大学S a n f o r d等人于1987设计制造。这种基因枪自使用以来已先后将外源基因导入到玉米、小麦和水稻等多种植物材料中，获得了瞬间的或稳定的表达。它的主体由滑膛腔、真空轰击室和阻弹部件构成。塑料子弹的前端载有大量携带了外源目的基因的微弹，当样品爆炸时，子弹带着微弹向下高速运动，至阻挡板时子弹被阻碍，其前端的微弹依靠惯性继续高速运动，击中轰击室的靶细胞。该装置的粒子速度主要通过货样的数量及速度调节器控制，不能无级调控，可控程度低。

②压缩气体型基因枪。该基因枪的动力系统以氦气、氮气和二氧化碳气驱动。一种方法是把载有外源目的基因的微弹悬滴在一张金属筛网上，在高压气体的冲击下，射入受体靶细胞；另一种方法是把外源目的

基因与微弹混合后雾化，再由高压气体驱动射入受体靶细胞，这种系统的靶范围可精确控制到0.15m m左右。

③高压放电型基因枪。该基因枪利用电加速器通过高压放电将微弹射入受体靶细胞，其特点是可无级调控，通过调节放电电压来控制粒子的入射速度。

从全球来看，基因枪导入法在转基因植物、转基因药物、生物反应器、转基因动物组织器官移植、基因治疗及基因免疫方面均得到较为广泛的应用。我国的基因技术研究已有一定基础，但基因转导设备研究存在严重的滞后现象。如在农业方面，水稻、玉米、甘蔗、草坪、松树、茶叶、烟草的品种改良需要大量的功能基因导入工作，基因枪在发达国家已获得较广泛的应用，但我国在农业方面的转基因方法仍停留在农杆菌方法，效率低、效果差、周转长，对全国性的玉米、大豆、棉花等增产作用有限。现在新疆、广西、广东等地都在积极试验转基因工作，对基因枪的需求量较大，特别是在树木转基因工作中，基因枪是最有效的工具，其它的转基因方法都难以达到要求。在医学上，基因疫苗用基因枪导入和对动物的肿瘤基因治疗，在国内外都体现出良好的前景，有望成为人类治疗癌症的有效手段。

2.其他基因转导设备

基因导入仪广泛应用于各种动物、植物细胞和微生物的电穿孔，也可作细胞杂交、融合、基因导入的研究等；分子杂交仪可用于重组体的筛选；而细胞融合仪适用于细胞杂交、融合，可用于微生物学、动物医学、生物工程等方面的研究。利用细胞融合技术，不仅可以把同一物种的不同细胞进行融合，还可以把不同物种的细胞融合在一起(如动物细胞与植物细胞的融合)，从而培育出新的物种，这对创造新的动植物和微生物品种具有重大意义。

（二）生物样品前处理设备

1.超声波细胞粉碎机

超声波细胞粉碎机由超声波发生器与换能器组成。实施细胞破碎时，超声波发生器将50H Z、220V市电转变为15～25K H z的电能供给换能器，换能器随之作纵向机械运动，振动波通过浸入在生物溶液中的变幅杆产生空化效应，激发介质里的生物微粒剧烈震动，引起的冲击波与剪切力使细胞破碎。其中空化现象是在强超声波作用下，气泡形成、长大与破碎的现象。

超声破碎的效率与声频、声能、处理时间、细胞浓度及菌种类型等因素有关，一般输出功率越大，破碎作用越强；降低细胞浓度，更有利于细胞破碎；采用短时多次超声波辐射的工作方式有利于细胞破碎。

超声波破碎法的优点是操作简单、重复性较好、节省时间等。但超声波产生的化学自由基团容易导致某些敏感性物质变性失活，且大容量

装置的声能传递、散热有困难，不适合大规模操作。

超声波细胞粉碎机可用于多种动植物细胞、病毒、细菌及组织的破碎，同时可用来乳化、分离、匀化、提取、消泡、清洗、纳米材料的制备、分散及加速化学反应等，是目前高校、科研院所生物实验室及药厂应用最广泛的细胞破碎设备。

2.高压细胞破碎机

高压匀浆法是利用高压使细胞悬浮液通过针形阀，由于突然减压和高速冲击撞击，使细胞破碎的方法。细胞在这一系列高速运动过程中经历了剪切、碰撞及高压到常压的变化，使细胞产生较大的形变，导致细胞壁的破坏。对于难破碎的和高浓度的细胞，常采用多次循环破碎的方法。

影响高压匀浆法破碎的主要因素是压力、温度和通过匀浆器的次数等。一般而言，增大压力和增加破碎次数都可以提高破碎率，但当压力增大到一定程度后对密封圈的磨损较大，在工业生产中通常采用的压力为5-10M p a，本公司的仪器压力能达到18M p a。

高压细胞破碎机的应用范围较广，但较易造成堵塞的团状或丝状真菌及质地坚硬的亚细胞器不适合用该设备处理。

（三）细胞均质设备与清洗设备

在检测食品、动植物组织等样品的某些指标时，必须把原始样品破碎、混匀为均质液，然后针对不同样品选用合适的检测方法进行检测。常见的细胞均质设备主要包括无菌均质器、高压均质机、纳米均质机等。其中无菌均质器又被称为拍打式匀浆器，广泛用于动物组织、生物样品等均质处理，在食品、药品、化妆品、临床、分子学、毒素及细菌检测等领域均可应用，特别适合于微生物检测样本的制备；高压均质机专门为配合发酵罐样品的处理而设计，主要用于生物工程实验室、药厂等规模处理样品。

生物样品的处理、制备过程中要用到大量的实验器皿，且大部分试验器皿均需重复使用，因此对初次使用或重新使用的实验器皿要进行彻底的清洗，且要根据器皿的组成材料不同，采用不同的清洗方法与设备。一般实验器皿的清洗包括浸泡、刷洗、浸酸与冲洗等步骤，清洗后的实验器皿不仅要求干净、透明、无油脂，而且要彻底清除杂质与微生物等，使器皿内不残留任何影响细胞生产的成分。超声波清洗器利用超声波在清洗液体中的空化效应，能够加速溶解和剥离实验器皿的内孔、盲孔内的灰尘、油脂等污垢，广泛应用于医院、实验室以及其它各行业的清洗；全自动洗瓶消毒器广泛应用于各生物及毒理实验室的实验器皿的表面及内腔污渍冲洗、消毒。

三、主要应用领域发展现状及趋势

生物技术的发展与广泛应用带动生物科学仪器行业的技术进步与