第一篇：CNAS-CL36：2012 分子诊断领域应用说明

CNAS-CL36

医学实验室质量和能力认可准则 在分子诊断领域的应用说明

Guidance on the Application of Accreditation

Criteria for the Medical Laboratory Quality and Competence in the Field of

Molecular Diagnostics

（征求意见稿）

中国合格评定国家认可委员会

2012年09月13日发布

2013 年XX月 XX日第 1 次修订

2014年xx月xx日实施 CNAS-CL36:2012

前言

本文件由中国合格评定国家认可委员会（CNAS）制定，是CNAS根据分子诊断领域的特性而对CNAS-CL02：2012《医学实验室质量和能力认可准则》所作的进一步说明，并不增加或减少该准则的要求。

本文件与CNAS-CL02：2012《医学实验室质量和能力认可准则》同时使用。在结构编排上，本文件章、节的条款号和条款名称均采用CNAS-CL02：2012中章、节条款号和名称，对CNAS-CL02：2012应用说明的具体内容在对应条款后给出。

本文件的附录A、B为规范性附录。附录的序号及内容与CNAS-CL02:2012不对应。本文件于2012年制定，本次为第1次修订换版。

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医学实验室质量和能力认可准则在

分子诊断领域的应用说明 范围

本文件规定了CNAS对分子诊断领域的认可要求，包括：病原体核酸和人体基因等领域涉及的核酸扩增试验、杂交试验（包括解剖病理中的原位杂交试验）、核酸电泳分析等。

注：“分子诊断”包括检验医学领域的“分子检验”以及病理学检查领域的“分子病理”。规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括修改单）适用于本文件。

GB/T 20468-2006 临床实验室定量测定室内质量控制指南 CNAS-RL02 能力验证规则 CNSA-CL31 内部校准要求

临床技术操作规范·病理学分册，人民军医出版社，2004 医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则

病理科建设与管理指南（试行），卫办医政发〔2009〕31号 术语和定义 4 管理要求

4.1 组织和管理责任

4.1.1.2 实验室为独立法人单位的，应有医疗机构执业许可；实验室为非独立法人单位的，其所属医疗机构执业证书的诊疗科目中应有医学实验室，自获准执业之日起，开展医学检验/病理工作至少2年。

4.1.2.5 技术负责人应具有副高以上医学专业技术职务任职资格，从事医学检验/病理工作至少5年。4.2 质量管理体系 4.3 文件控制 4.4 服务协议

4.5 受委托实验室的检验

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4.6 外部服务和供应 4.7 咨询服务 4.8 投诉的解决

4.9 不符合的识别和控制 4.10 纠正措施 4.11 预防措施 4.12 持续改进 4.13 记录控制 4.14 评估和审核 4.15 管理评审 技术要求

5.1 人员

5.1.2 实验室负责人应具有医学专业本科以上学历，副高以上专业技术职称、从事分子检验/分子病理工作至少3年。

临床基因扩增检验实验室操作人员应经过有资质的培训机构培训合格取得上岗证后方可上岗。

签发分子病理报告的医师应具有中级以上病理学专业技术职务任职资格，并有从事分子病理工作经历。

认可的授权签字人应至少具有中级以上专业技术职务任职资格，从事申请认可授权签字领域专业技术工作至少3年以上。5.1.3 实验室的检验/检查人员至少应有2名。

5.1.6 应每年评估员工的工作能力。对新进员工在最初6个月内应至少进行2次能力评审，保存评估记录。

当职责变更时，或离岗6个月以上再上岗时，或政策、程序、技术有变更时，应对员工进行再培训和再评估。没有通过评估的人员应经再培训和再评估，合格后才可继续上岗，并记录。5.2 设施和环境条件

5.2.1 应实施安全风险评估，并制定针对性的防护措施及合适的警告。

5.2.2 临床基因扩增检验实验室原则上分四个独立的工作区域：试剂贮存和准备区；样品制备区；扩增区；扩增产物分析区。如使用自动分析仪（扩增产物闭管检测），扩增区和扩增产物分析区可合并。

上述每个区域应有充分空间以保证：

（a）样品处置符合分析前、后样品分区放置；（b）仪器放置符合维修和操作要求；

（c）样品制备区放置生物安全柜、离心机和冰箱等仪器设备；

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（d）打印检验报告时交叉污染的控制。工作区域应符合如下要求：

（a）应有限制进入实验区的标志和措施；

（b）非本实验室工作人员，未经许可不得接触到患者样品、信息等资源；（c）实验室各分区应配置固定和移动紫外线灯，波长为254nm，照射时离实验台的高度一般为60～90cm；扩增仪配备不间断电源；

（d）各区应有信息通讯联系手段，便于在紧急情况下与外面的联系；（e）样品制备区应配置二级生物安全柜和洗眼器，实验室附近应有喷淋装置。所有分子病理实验室均应设置独立的标本前处理区，包括切片区和脱蜡区，用于组织切片、脱蜡、水化、染色等。脱蜡、水化及染色应在通风设施中进行。5.2.3 应有足够的、温度适宜的储存空间（如冰箱），用以保存临床样品和试剂，设置目标温度和允许范围，并记录。实验室应有温度失控时的处理措施并记录。5.2.6 不同的实验区域应当有其各自的清洁用具以防止交叉污染。工作结束后应立即对工作区进行清洁，必要时进行消毒及去污染。

应依据所用分析设备和实验过程对环境温、湿度的要求，制定温湿度控制要求并记录，应有温度失控时的处理措施并记录。

应依据用途（如：RNA检测用水），制定适宜的水质标准（如：应除RNase），并定期检测。

分子检验各工作区域应有明确的标记。进入各工作区域应按照单一方向进行，即试剂贮存和准备区→样品制备区→扩增区→扩增产物分析区。不同的工作区域宜使用不同的工作服（如不同的颜色）。工作人员离开各工作区域时，不应将工作服带出。5.3 实验室设备、试剂和耗材

5.3.1.1 如从事RNA的检测，应配备－70℃的冷冻设备和高速冷冻离心机。标本制备区使用的一次性加样器吸头应带有滤芯。PCR试验用容器应可密闭。不同工作区域内的设备、物品不能混用。

分子病理实验室标本前处理区的设备应包括切片机、裱片机、切片刀及防样品交叉污染的消毒用具、紫外灯、电热恒温箱、脱蜡缸、水化缸及HE染色缸。5.3.1.4 应按国家法规要求对强检设备进行检定。应进行外部校准的设备，如果符合检测目的和要求，可按制造商校准程序进行。应至少对分析设备的加样系统、检测系统和温控系统进行校准。分析设备和辅助设备的内部校准应符合CNAS-CL 31《内部校准要求》。

应定期对PCR仪、加样器、温度计、恒温设备和离心机进行校准。

5.3.1.5 设备故障修复后，应首先分析故障原因，如果设备故障影响了方法学性能，可通过以下合适的方式进行相关的检测、验证（适用于定量项目）：

（a）校准的项目实施校准；（b）质控物检验；

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（c）与其他仪器或方法比对，偏差符合附录A.3的要求；（d）以前检验过的样品再检验，偏差符合附录A.5的要求。

5.3.2.1 实验室应建立试剂和关键耗材（如离心管、带滤芯的吸头）的验收程序，相应程序中应有明确的判断符合性的方法和质量标准（宜参考附录A）。

5.3.2.3 实验室应对新批号或同一批号不同货运号的试剂和关键耗材进行验收，验收试验至少应包括：

（a）外观检查：肉眼可看出的，如包装完整性、有效期等；

（b）性能验证：通过实验才能判断的，如试剂的核酸提取效率和核酸扩增效率、试剂的批间差异、关键耗材的抑制物等：

— 试剂性能验证记录应能反映该批试剂的核酸提取效率和核酸扩增效率。一般情况下，临床实验室采用新批号试剂或关键耗材检测5份过去用旧试剂或关键耗材检测过的患者样品进行验证，符合附录A.6要求即可视为满足要求。但当实验室怀疑提取试剂有质量问题时，可采用凝胶电泳试验比较核酸提取物与核酸标准物确认核酸片段提取的完整性、260nm紫外波长测定确认核酸提取的产率、260nm/280nm比值确认核酸提取的纯度。核酸扩增效率可通过计算标准曲线的斜率（slope）获得，实验室可参照供应商提供的斜率范围来评价该批试剂的符合性。

— 用于定性检验的试剂，选择阴性和弱阳性的样品进行试剂批号验证。— 用于定量检验的试剂，应进行新旧试剂批间的差异验证，方法和要求参照附录A.6要求。

— 耗材的抑制物验收：对关键耗材应检测是否存在核酸扩增的抑制物，方法和要求参照附录A.6要求。

5.4 检验前过程

5.4.4 应规定分子检验样品留取的具体要求，如：

（a）使用无DNase和RNase的一次性密闭容器；

（b）正确使用抗凝管：一般全血和骨髓样品应进行抗凝处理，EDTA和枸橼酸盐为首选抗凝剂，不使用肝素抗凝（核酸提取采用吸附法而不受肝素干扰时除外）；

（c）用于RNA（如HCV RNA）扩增检测的血样品宜进行抗凝处理，并尽快分离血浆，以避免RNA的降解；如未作抗凝处理，则宜尽快分离血清。

（d）分泌物、拭子、肿瘤组织等样品留取的注意事项等。

5.4.5 核酸应尽快处置并储存，以便尽可能减少降解。超长期储存后的标本，使用前应再次评估标本的完整性。

5.4.6 e)基于组织/细胞学形态基础的检测项目应由具有病理诊断资质的医师确认样品是否满足检测要求。

5.4.7 分子病理检测样品若为组织，应采用10%中性缓冲的福尔马林固定，固定液的2012年09月13日发布

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量和固定时间应符合检测要求。5.5 检验过程

5.5.1.2 定量检测方法和程序的分析性能验证内容至少应包括正确度、精密度、可报告范围等。定性检测项目验证内容至少应包括检出限及符合率等。验证结果应经过授权人审核。

应使用通过验证的核酸抽提和纯化的试验方法，在需要时进行核酸的定量。对产前检验，在完成分子诊断前应保留备份培养物并跟踪监测实验的准确性；在检验胎儿标本前，应检验父母一方或双方的突变状态，宜由同一实验室检验；如有足够的标本，应从两份不同标本中提取DNA进行双份检验。实验室应了解检验方法受母体细胞存在污染的影响，应有程序评估并减少这种影响。

应有明确和统一的原位杂交（ISH）阳性信号的标准，并建立本实验室的阳性阈值。组织病理ISH，应结合组织形态进行结果判读，并采用国际通用的评分标准。5.6 检验结果质量的保证 5.6.2.1 总则

应制定室内质量控制程序，可参照GB/T 20468-2006《临床实验室定量测定室内质量控制指南》。质量控制程序中应有针对核酸检测防污染的具体措施。

应保留DNA质量评价记录。需要时，应对RNA的质量进行评价，并选择合适的“看家”mRNA作为内对照以评价RNA的完整性，并保留RNA质量评价记录及假阴性率监测记录。

对于需要进行DNA抽提的石蜡包埋样品，应从组织形态学对肿瘤细胞数量进行评价。病理医师除了要明确组织样品中是否存在肿瘤细胞，还应明确组织样品中肿瘤细胞的数量是否达到后续分子检测所需的最低标准。

当分子诊断结果与临床和其他实验室结果不符时，应记录并分析原因，适当时采取纠正措施。

5.6.2.2 质控物

分子检验定性检测项目，每次实验应设置阴性、弱阳性和阳性质控物。分子病理定性检测项目，每次实验应设置阴性和阳性质控物。5.6.2.3 质控数据

质控规则应确保试验的稳定性和检验结果的可靠性。

定量检测项目质控图应包括质控结果、质控物名称、浓度、批号和有效期、质控图的中心线和控制界线、分析仪器名称和唯一标识、方法学名称、检验项目名称、试剂和校准物批号、每个数据点的日期和时间、干扰行为的记录、质控人员及审核人员的签字、失控时的分析处理程序和纠正措施等。

定性检测项目：阴阳性符合预期。

5.6.3.1 应按照CNAS-RL02《能力验证规则》的要求参加相应的能力验证/室间质评。应保留参加能力验证/室间质评的结果和证书。实验室负责人或指定负责人应监控室2012年09月13日发布

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间质量评价活动的结果，并在结果报告上签字。

5.6.3.2 通过与其他实验室（如已获认可的实验室、使用相同检测方法的实验室、使用配套系统的实验室）比对的方式确定检验结果的可接受性时，应满足如下要求：

（a）规定比对实验室的选择原则；

（b）样品数量：至少5份，包括正常和异常水平；（c）频率：至少每年2次；

（d）判定标准：应有≥80%的结果满足要求。

5.6.4 实验室使用两套及以上检测系统检测同一项目时，应有比对数据表明其检测结果的一致性，比对频次每年至少2次，每次不少于20份样品，浓度水平覆盖测量范围；比对结果的系统偏倚应符合附录A.4的要求。

使用不同生物参考区间的检测系统间不宜进行比对。比对记录应由实验室负责人审核并签字，并应保留至少2年。5.7 检验后过程

5.7.2 检验结果报告后，原始样品、核酸提取物以及核酸扩增产物均应保存至少1个月。为便于追溯，凝胶图像和斑点杂交条带应作为技术记录保存，保存期限参照相关行业要求。5.8 结果报告

5.8.1 应在规定时限内报告每一项分子诊断学检验结果。基于组织/细胞形态学的分子病理检查结果应由病理医师负责结果判读和签发报告。应实施双签名。

对于产前及产后诊断先天性疾病，检验结果应由有资质的病理学家或由有临床背景的经适当培训且有实验室经验的人员报告。

对于临床微生物学和传染病学，以下检验结果应当由有资质的经过适当的培训且有实验室经验的临床微生物学专家报告：

a.艾滋病毒：核酸扩增检验，病毒载量，抗病毒耐药类型； b.HCV：核酸扩增检测，病毒载量； c.乙肝病毒：病毒载量、抗病毒耐药类型； d.SARS冠状病毒：核酸扩增试验；

e.除季节性流感（H1N1和H3N2）以外的甲型流感病毒：核酸扩增试验； f.所有来自中枢神经系统标本的核酸扩增检测。

应该注意的是，仅用定性的分子检测结果用于艾滋病毒、乙肝病毒和丙肝病毒感染的临床诊疗是不够的。实验室应提醒医生，在开始任何决定性的治疗方案前需要考虑选做其他参数如血清学调查结果和临床特征。5.9 结果发布 5.10 实验室信息管理

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附录A（规范性附录）

分子诊断项目分析性能标准

A.1 应不低于国家标准、行业标准、地方法规要求。

A.2 自建检测系统不精密度要求：以能力验证/室间质评评价界限（靶值0.4对数值）作为允许总误差（TEa），重复性精密度<3/5TEa；中间精密度<4/5TEa。

A.3 设备故障修复后，分析系统比对：5份样品，覆盖测量区间，至少4份样品测量结果偏倚<7.5%。

A.4 实验室内分析系统定期比对：样品数n≥20，浓度应覆盖测量区间，计算回归方程，系统误差应<7.5%。

A.5 留样再测判断标准：按照项目稳定性要求选取最长期限样品，5个样品，覆盖测量区间，至少4个样品测量结果偏倚<7.5%。

A.6试剂批间差异、耗材的抑制物的验收合格判断标准：选取5个旧批号检测过的样品，覆盖测量区间（包括阴性、临界值、低值、中值和高值），至少4个样品测量结果偏倚<7.5%，其中阴性和临界值样品必须符合预期。

A.7 没有标准和室间质评要求时，实验室间结果比对合格标准可依据制造商声明的性能标准而制定。

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附录B（规范性附录）

分子诊断领域申请认可项目要求

B.1 以下分子检验项目，每一组项目为完整能力项目，如果认可该组中任一项目，则应同时认可其它项目（第3系列除外，但须至少申请其中的3项），作为一个能力组合。1.2.3.肝炎系列：HBV、HCV；

优生优育（TORCH）系列：TXO、RV、CMV、HSV；

泌尿生殖道性传播疾病病原体系列：CT、NG、UU、HPV、HSV、TP。

B.2分子病理检测项目，至少应申请以下任意两个系列，每个系列至少申请一项。1.2.3.4.突变检测：EGFR, KRAS, BRAF,C-KIT, PDGFRA 等； 扩增系列：Her-2等；

易位：EWS、Bcl-

2、C-MYC、Bcl-

6、ALK等； 基因重排：IGH、IGK、IGL、TCR等。

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第二篇：分子诊断

0载体：是携带靶DNA片段进入宿主细胞进行扩增和表达的运载工具，本质为DNA。1基因:DNA分子中含有特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。合成有功能的多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（通常是DNA序列）2基因组：整个生物体的全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域3断裂基因：基因的编码序列在DNA上不是连续的，而是被不编码的序列隔开4重叠基因：基因组DNA中某些序列被两个或两个以上的基因所共用。基因重叠现象在病毒基因组中普遍存在5跳跃基因：又称为转座因子，基因在染色体上的位置不固定，能由一条染色体跳到另外一条染色体上6多基因家族指起源相同，序列相似，功能相关的一组基因7假基因（pseudogene):在多基因家族中有的成员并不能表达出有功能的产物，用ψ表示8SNP：单核苷酸多态性指单个核苷酸变异而形成的DNA分子多态9质粒：是细菌染色体以外具有自主复制能力的小型双链环状DNA分子，能自我复制并表达其所携带的遗传信息10转座因子又称转座元件（transposable element），是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间自行移动并具有转位特性的独立的DNA序列11微卫星：广泛分布在原核和真核生物基因组中，常出现在基因的非编码区和染色体末端，重复序列长度仅为1—6bp，呈串联重复排列12黏性末端:对于双链DNA病毒而言，基因组双链两端具有能够互补的单链DNA部分，称为粘性末端13分子克隆：将某一特定DNA片段通过重组DNA技术插入到一个载体中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的‘群体’14限制性核酸内切酶：RE是一类能识别和切割双链DNA 特定核苷酸序列的核酸内切水解酶16核酸探针：是指能与特定核苷酸序列发生特异性互补杂交，杂交后可用特殊方法检测的已知被标记的核酸分子17变性：DNA变性是指在物理或化学因素的作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使双链DNA分子变成两条单链DNA的过程18复性：在适当条件下，变性DNA的两条互补单链通过碱基互补配对原则重新缔合，形成双链的过程（又称杂交）19PCR技术就是在体外中通过酶促反应有选择地大量扩增（包括分离）一段目的基因的技术20引物是人工合成的两段寡核苷酸序列，一个引物与感兴趣区域一端的一条DNA模板链互补，另一个引物与感兴趣区域另一端的另一条DNA模板链互补21荧光阈值：是在荧光扩增曲线上人为设定的一个值，它可以设定在荧光信号指数扩增阶段任意位置上，一般我们将荧光域值的缺省设置是 3-15 个循环的荧光信号的标准偏差的 10 倍。22Ct值的定义： PCR扩增过程中，扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数23分子信标：分子信标是一段荧光素标记的单链寡核苷酸探针，由两部分组成，一部分是能与靶基因碱基序列互补的寡核苷酸序列，另一部分是分别在5´末端和3´末端标记荧光报告集团和荧光淬灭基团24蛋白质组：由一个基因组或一个细胞、一种基因表达的所有蛋白质25酵母双杂交技术：利用酵母细胞内的真和表达系统，将两种外源蛋白质的基因分别与酵母转录因子的两个功能结构域融合，通过质粒导入酵母细胞，以酵母细胞表型的改变作为外源蛋白是否发生相互作用的筛选标志26噬菌体展示技术:利用大肠杆菌丝状噬菌体作为载体，将外源蛋白或多肽的基因克隆到噬菌体基因组中，与噬菌体外膜蛋白表达融合，展示在噬菌体颗粒的表面27生物芯片：它是指通过微加工和微电子技术，在固相基质表面集成了成千上万密集排列的分子微阵列，以实现对组织、细胞、核酸、蛋白质及其他生物分子进行高效、准确、高通量的检测28缩微芯片实验室：生物芯片发展的最终目标是把生物和化学领域所涉及的样品制备、生物化学反应和检测分析的整个过程集成化，并微缩到一张芯片上自动完成，形成所谓的微型全分析系统或称缩微芯片实验室29高效毛细管电泳（HPCE）:HPCE泛指以高压高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间电泳速度和分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术30电泳:在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下以不同的速度定向迁移的现象叫电泳31电渗:在高电压的作用下，双电层中的水合阳离子引起流体整体向负极方向迁移的现象叫电渗32感染性疾病：是指感染了某种病原体所引起的一类疾病。病原体包括病毒、细菌、原虫、支原体、衣原体、立克次体和螺旋体等33单基因病是指一种遗传病的发生只收一对等位基因的控制，他们的遗传方式遵循孟德尔分离定律。他们通常呈现特征性家系遗传格局，散发病例罕见34器官移植：是指将活的健康的细胞、器官、或组织从供着一直到受者体内，代偿已丧失的器官功能35线粒体DNA：是独立于核基因组DNA的遗传物质，它普遍存在于真核细胞中，其分子小、拷贝数高，结构和组织简单而且高度保守。它的特点是只通过母系遗传，男性也能从母亲那里继承但不能遗传给自己的后代36短串联重复序列（STR）：又称为微卫星DNA，是一种广泛分布于真核生物基因组中的串状简单重复序列，每个重复单位为2~6bp，重复次数达10~60多次，等位基因片段长度均在400bp以下，故称为短串联重复序列37生物信息学是结合了生物学和信息学方法，利用计算机和互联网技术分析海量的快速积累的生物学数据，从中获取生物科学知识的一门新的科学38β地中海贫血是由于β珠蛋白基因突变或缺失所导致的一类遗传性溶血性疾病39人类白细胞抗原HLA：人类主要组织相容性抗原

1载体概念应具备的特征概念：是携带靶DNA片段进入宿主细胞进行扩增和表达的运载工具，本质为DNA。特征①在宿主细胞中具有自主复制能力或能整合到宿主染色体上与基因组一同复制的能力②有合适的限制性酶切位点供外源DNA片段插入，多种酶单一位点使载体在使用上具有较大的灵活性③分子量不宜过大，以便于容纳较大的外源DNA片段并获得较高的拷贝数，也有利与体外重组操作④具有合适的筛选标记，以便区分阳性重组体和阴性重组体⑤配备与宿主相适应的调控元件2Southern印迹的原理+基本过程：是指将电泳分离、原位变性的单链DNA片段转移到固相支持物上，然后，与核酸探针杂交，检测DNA的方法。基本过程①用适当的限制性内切酶消化待测的DNA ②琼脂糖凝胶电泳分离DNA片段③将电泳后的DNA变性，并转印到固相支持物上④预杂交⑤杂交⑥洗膜⑦杂交结果的检测3PCR技术加入的主要成分①模板（template）可以来源于任何生物的DNA或RNA，经逆转录为DNAc即可作为PCR的模板②引物（primers）引物是人工合成的两段寡核苷酸序列，一个引物与感兴趣区域一端的一条DNA模板链互补，另一个引物与感兴趣区域另一端的另一条DNA模板链互补③DNA 聚合酶 ：TaqDNA具有良好的热稳定性，同时还具有良好的延伸效率④dNTP：包括dATP、dTTP、dGTP、dCTP⑤PCR缓冲液（PCR buffer）一般组成为 KCl,Tris-Cl(室温PH8.3)，MgCl2 4原核生物基因组的特点①基因组相对较小，通常为一条环状双链DNA分子②基因组的功能单位是操控子结构③除18S、28S、5SrRNA及tRNA基因外，原核生物的结构基因均为单拷贝基因④基因组中几乎没有重复系列，基因间也几乎没有间隔，基因内没有内含子⑤DNA分子中有各种功能区。5双向凝胶电泳技术：第一向电泳——IPG等电聚焦电泳：在电场中电泳基质形成一个从正极到负极不断增大的ph梯度，由于蛋白质为两性电解质，带负电荷的蛋白质分子向负极运动，当蛋白质分子运动到各自的pI处时，所处净电荷变为零，于是停止迁移而留在该位置上。这种不同的蛋白质分别聚集在各自的pI处，形成一条狭窄稳定的区带；第二向电泳——SDS-PAGE：蛋白质分子与SDS充分结合后，形成带负电荷的复合物，所带负电荷大大超过原有电荷，消除了不同分子间原有电荷的差异，所有的复合物均呈长椭圆棒状。蛋白质-SDS复合物在聚丙烯酰胺凝胶电泳系统中的迁移率不再与电荷相关，而主要取决于蛋白质的分子量大小。6质谱的原理：在一定条件下，将样品分子电离成离子，然后通过测定这些粒子的质荷比和强度来进行定性和定量7生物芯片分为基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片、液相芯片以及缩微芯片实验室等。8生物芯片发展的最终目标：是把生物和化学领域所涉及的样品制备、生物化学反应和检测分析的整个过程集成化，并微缩到一张芯片上自动完成，形成缩微芯片实验室9基因芯片的原理：其原理是经过标记的待测样本DNA通过与芯片上特定位置的探针按碱基配对原理杂交后，经激光共聚焦荧光检测系统等对芯片进行扫描，通过检测杂交信号强度来获取样品分子的数量和序列信息，用计算机软件进行数据比较和分析，从而对基因序列及功能进行大规模高通量的研究。10将探针固定在载体表面的方法包括两种类型：一是合成点样法；二是原位合成法，此法目前应用的主要有原位光刻合成法、喷印合成法和分子印章原位合成法。11蛋白质芯片技术在生物分子间相互作用的研究：①抗原——抗体相互作用②蛋白质——蛋白质相互作用③小分子——蛋白质相互作用④蛋白质——核酸相互作用⑤酶——底物相互作用12高效毛细管电泳的原理：HPCE所用的石英毛细管柱，在pH>3的情况下，其内表面带负电，和溶液接触时形成双电层。各种粒子在毛细管内电解质中的迁移速度等于电泳和电渗流两种速度的矢量和。阳离子运动方向和电渗方向一致，故运动速度最快，最先流出；中性粒子的电泳速度为零，故其迁移的速度相当于电渗流的速度；阴离子运动方向和电渗流方向相反，但由于电渗流速度一般大于电泳速度，故是在中性粒子之后流出。最终导致带正电荷、中性电荷、负电荷的组分一次通过检测器而实现分离。13变性梯度凝胶电泳和温度梯度凝胶电泳（DGGE/TGGE）㈠原理：双链DNA分子在一般的聚丙烯酰胺凝胶电泳时，其迁移行为决定于其分子大小和电荷。不同长度的DNA片段能够被区分开，但同样长度的DNA片段在胶中的迁移行为一样，因此不能被区分。从而能够把同样长度但序列不同的DNA片段区分开。㈡GC夹板：在DNA片段的一端加入一段长度为30~50个碱基且富含GC夹子的DNA片段形成一个人工高温解链区，称为“GC夹板技术”。含有GC夹子的DNA在GC夹子处解链温度很高，可以防止DNA片段在DGGE/TGGE胶中完全解链，DNA片段中基本上每个碱基处的序列差异都能北区分开14乙型肝炎·病毒基因组结构：①不完全双链环状结构②长链（L）与病毒mRNA互补，定为负链；短链（S）为正链③HBV基因组L链上至少有4个ORF，分别为S、C、P和X，编码外膜蛋白、核壳蛋白、聚合酶和X蛋白。15 HBV（乙肝）DNA检测用PCR：引物是PCR扩增的关键，决定扩增的特异性和敏感度。PCR引物常根据其S、C、P和X基因中的高度保守序列来设计。16HBV耐药性检测主要是针对HBV DNA聚合酶P基因的检测，鉴别野生型（YMDD）及耐药突变型（YVDD、YIDD）.临床意义：①HBV感染的早期诊断②监测治疗效果③判断病情，指导制定合理的治疗方案④其他方面，根据耐药性和基因分型检测结果指导临床用药，监测病情和进行分子流行病学调查。17含ORF的编码DNA连大致可分为3个区域，即早期蛋白编码区（ER）、晚期蛋白编码区（LR）和上游调控区（URR）。18单基因病分类：制疾病的遗传方式不同，可以将人类单基因病分为三种：①常染色体遗传包括常染色体显性遗传和隐性遗传②X连锁遗传包括X连锁显性遗传和隐性遗传③线粒体遗传19血红蛋白病分类①由于珠蛋白一级结构的变化所导致的异常血红蛋白病②由于珠蛋白多肽链的组成比例改变和珠蛋白含量降低所导致的地中海贫血20血红蛋白由珠蛋白和血红素组成，其中珠蛋白多肽链有7种：α、β、δ、Gγ、Aγ、ε、δ。成年人血红蛋白中血红蛋白A由两条α珠蛋白肽链和两条β珠蛋白肽链组成。21链状细胞贫血的分子机制：镰状细胞贫血是第一个在分子水平得以解释的人类疾病，该病由于β珠蛋白基因中第6位密码子的序列由原来的GAG改变成GTG，结果β珠蛋白肽链的第6位氨基酸残基由原来的谷氨酸改变成缬氨酸，改变后的血红蛋白称为镰状血红蛋白（HbS）。HbS能聚集成高分子丝状物，这种异常血红蛋白结晶使红细胞膜发生镰变。镰变红细胞的弹性几乎丧失，变形能力降低，通过直径比红细胞小的毛细管时容易引起溶血。镰变红细胞是血液的黏度增加，阻塞微循环，引起组织缺血坏死，心、肺、肾脏等器官严重损伤。22镰状细胞贫血的分子诊断方法:针对β珠蛋白基因的第5.6.7位密码子进行PCR扩增，扩增产物用MstⅡ限制性内切酶进行酶切，通过对酶切片段电泳分析或southern杂交，可以做出正确判断。β珠蛋白基因的第5、6密码子和第7密码子的第一个核苷酸序列是该内切酶的识别位点。23地中海贫血的分子诊断：地中海贫血是由于组成血红蛋白的某种肽链的合成速率降低，而另一种珠蛋白链的合成相对过剩，导致该类红细胞中的血红蛋白四聚体组成和结构发生改变，进而引起的溶血性贫血。以地中海、东南亚和中

亚地区多见，我国的南方地区是地中海贫血的高发区。24地中海贫血分类：α地贫、β地贫、γ地贫、δ地贫、δβ地贫、γβ地贫，其中临床上最常见的是α地贫和β地贫。25基因突变导致的α地贫①点突变②移码突变③无义突变④mRNA加尾信号突变⑤终止密码子突变26造血淋巴瘤中染色体异常的发病机制主要有两种情况①易位是一种癌基因与另一种基因融合，形成一种新的杂合基因（嵌合性基因）。染色体之间的重组发生在受累基因的内含子中，致使形成新的融合性转录物，并产生具有新的生物学特性的蛋白质产物②由易位引起前癌基因激活，并将一个不表达或低水平表达的基因易位到编码抗原受体的基因位点。27白血病和淋巴瘤的分子诊断方法:荧光原位杂交技术、PCR、实时定量PCR28乳腺癌的易感基因：①雌激素受体ER②孕激素受体PR③人表皮生长因子受体-2c-erB-2/neu29结直肠癌的易感基因①p53基因（抑癌基因）②DCC基因（抑癌基因）③Ras基因（癌基因）④APC基因（抑癌基因）30器官移植分为四种类型①自体移植②同质移植③同种异体移植④异种移植。31HLA主要有血清学分型和DNA分型。其中DNA分型可分为①DNA测序分型②PCR-RFLP分型③PCR-SSP ④PCR-SSOP或PCR-ASOP ⑤PCR-SSCP⑥基因芯片。32法医物证鉴定常用遗传标记与分子诊断技术(一)蛋白质遗传标记

（二）DNA标记①DNA指纹②STR分型③单核苷酸多态性

4、线粒体DNA分型33生物信息学的研究范畴包括一下几个方面①各种生物数据库的建立维护和管理②研究高效率的统计工具分析算法发展方便快捷的分析程序是生物信息学的重要任务③从海量的原始生物数据中发掘新的认识。34生物信息数据库可分为四大类：核酸数据库、蛋白质数据库、基因组数据库、疾病数据库。35核酸序列数据库的基本分析包括分子量、碱基组成、碱基分布、限制性酶切分析和测序分析等36分子克隆的基本步骤①目的基因的制备②载体的选择和制备③目的基因与载体连接④重组DNA导入受体细胞⑤目的基因的筛选与鉴定37插入失活的原理：一般情况下选用含有两个以上的抗药基因的载体，外源DNA片段插入其中一个基因，并导致这个基因的失活，就可用两个含不同药物的平板，互相对照，筛选含重组DNA的菌落，这就是插入失活效应38蓝白斑实验：许多载体都带有一个编码β-半乳糖苷酶基因的调控序列和N端146个氨基酸的编码序列，在编码序列中插入了一个多克隆位点，但不破坏阅读框架，不影响功能。当这种载体转入的宿主细胞是含有β-半乳糖苷酶C端编码序列时，此酶的N端序列和C端序列可以互补，产生具有酶活性的蛋白质，从而使宿主细菌在IPTG/X-gal的培养基上呈蓝色，当多克隆位点有外源DNA片段插入时，破坏此酶的N端阅读框架，产生无α互补功能的N端片段，因此在带有外源DNA片段的细菌在含有IPTG/X-gal的培养基上呈白色39核酸分子杂交的基本原理：利用核酸变性和复性的性质，使具有一定同源性的两条核酸单链在一定条件下按照碱基互补配对原则形成异质双链的过程40核酸探针的种类：基因组DNA探针；cDNA探针；RNA探针；寡核苷酸探针41随机引物标记法的原理：随机引物是人工合成的由6个核苷酸残基构成的寡核苷酸片段的混合物。对于任一变性后的单链DNA分子，随机引物中总会有一些片段与之互补结合，充当DNA合成的引物，在Klenow酶的作用下，以互补的单链为模板，以dNTP为原料，从而合成与探针模板DNA单链互补的具有放射活性的单链42DNA缺口平移法进行探针标记的原理：首先利用适量DNaseⅠ在Mg2+的存在下，将DNA双链随机切割产生多个单链切口，切口处产生的3’-OH末端可作为引物，在大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的5’—3’聚合酶活性催化下，以互补的单链为模板，以dNTP为原料，在切口3’-OH末端逐个加入新的dNTP；同时大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ发挥其5’—3’核酸外切酶活性，将切口5’端的核苷酸逐个切除，从而合成与两条模板DNA单链互补的具有放射活性的单链，并且原来特定的核苷酸残基被标记的同种核苷酸残基所取代43原位杂交的原理：标记探针与细胞或组织切片中的核酸进行杂交并对其进行检测的一种方法44DNA的体外复制包括3个步骤：①变性（denaturation）：94℃～95℃②退火（annealing）：40℃～70℃③延伸（extension）：72℃.45实时定量PCR技术的原理：利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化，通过Ct值和标准曲线的关系对起始模板进行定量分析46Ct值与模板起始量的关系：1）模板DNA量越多，荧光达到域值的循环数越少，即Ct值越小；2）Log模板起始浓度与Ct值呈线性关系。起始拷贝数越多，Ct值越小47荧光染料法的原理：在PCR反应体系中，加入过量的荧光染料，荧光染料掺入DNA双链后发射荧光信号；当DNA变性时荧光染料又释放出来，反应体系的荧光强度急剧减少；在引物退火后的聚合延伸过程中，随着PCR产物的形成，荧光染料与双链产物结合，反应体系的荧光强度又急剧增加，荧光信号的增加与PCR产物的增加完全同步。48荧光探针法的原理：利用Taq酶的5’外切酶活性，当引物延伸至被荧光探针结合的模板处，Taq酶即从5’-3’方向降解并释放荧光探针5’端的核苷酸。由于探针的两端均有一个荧光分子标记，其中3’端的荧光分子能够吸收5’端荧光分子的荧光信号，当探针完整时，报告基团发射的荧光信号正好被淬灭基团吸收，因此就检测不到荧光信号；当Taq酶将探针5’端带有报告荧光基团的核苷酸降解下来时，破坏了两荧光分子间的荧光共振能量转移，从而发出荧光，每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成，荧光分子数与PCR数量成比例，从而实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。

第三篇：计算机分子模拟技术在石油化工领域的应用

计算机分子模拟技术在石油化工领域的应用

摘要:计算机分子模拟技术自九十年代初以来发展迅速,在新材料的设计开发领域已成为一种十分重要的方法和工具,从产品设计方法学来说,也是一种卓有成效的革命。本文介绍了该技术在石油化工领域的高分子材料、分子筛催化剂以及油品添加剂产品设计开发方面的应用现状及发展前景。

关键词:分子模拟,分子建模,高分子,分子筛催化剂,添加剂

一、前言

计算机分子模拟技术在材料科学领域的应用至九十年代初进入一个新的阶段,它不仅能提供定性的描述,而且能模拟出分子体系的一些结构与性能的定量结果。计算机模拟使得理论物理学家、实验化学家、实验物理学家可以直接在计算机屏幕上模拟逼真的分子运动图象。分子力场、模拟分子体系算法及计算机软硬件的发展为分子模拟方法的发展奠定了坚实的基础。

分子模拟技术集现代计算化学(ComputationalChemistry)之大成,包括量子力学法、MonteCarlo法,分子力学法及分子动态法等。分子模拟法是用计算机以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为,进而模拟分子体系的各种物理化学性质。分子模拟不仅可以模拟分子的静态结构,也可以模拟分子的动态行为(如氢键的缔合与解缔、吸附、扩散等)。分子模拟法可以模拟现代物理实验方法还无法考察的物理现象与物理过程,从而发展新的理论;研究化学反应的路径、过渡态、反应机理等十分关键的问题;代替以往的化学合成、结构分析、物性检测等实验而进行新材料的设计,可以缩短新材料研制的周期,降低开发成本。

分子模拟法不但可以模拟分子体系中的物理问题和化学反应过程,也可以模拟分子体系的各种光谱(如晶体及非晶体的X光衍射图,低能电子衍射谱等等)。光谱的模拟可以使我们能够更合理地解释实验结果,进行产品(如新型分子筛)的结构解析。

进入九十年以来,分子模拟技术在分子筛催化剂、高分子材料及其它固体化学、无机材料研究开发领域的应用已非常广泛,许多大公司如MOBIL、Shell、Dow、EXXON等积极应用分子模拟技术来推动高分子材料、分子筛催化剂的研究开发工作。

二、分子模拟技术在分子筛催化剂研究开发领域的应用 1.研究沸石催化剂的吸附和扩散性质

鉴于沸石在分离方面的重要地位,以及吸附是研究沸石结构的一种工具,有关沸石吸附方面的文献是大量的,而沸石的扩散性质对确定沸石催化剂能达到的优异选择性是十分重要的,在以前由于缺乏进行预测的理论根据,每一个有研究价值的体系的扩散系数必需通过实验测定[1]。

分子模拟技术的发展及应用,为研究沸石催化剂的吸附和扩散性质、温度对扩散系数的影响、选择合适的沸石结构及进行精细调节提供了优良的工具。

对寻找可以用于形态选择性反应的可能的催化剂这方面的工作来说,一种高效的方法是建立沸石和被吸附分子的计算模型。采用分子图形法(moleculargraphics)可以很快在计算机屏幕上显示出各种反应物或产品的分子与候选的(candidate)沸石孔的形状与尺径的匹配程度[2],用量子力学[3-5]或分子动力学[6]研究沸石内的分子扩散可以提供对所显示的分子图像的证明。

线性双烷基萘是一种在生产液晶高分子以及其它特殊高分子材料过程中有重要作用的中间体,2,6-DIPN可通过萘和丙烷在酸性固体催化剂的作用下进行萘的丙基化获得,然而,无定形的酸性固体催化剂生产出等量混合的异构体2,6-和2,7-DIPN[9],二者的分子平均分布十分相似,要分离它们很困难,费用很高。2,6-和2,7-DIPN在分子形态上的不同足以使它们在某一指定沸石中的扩散速率产生足够大的差异。文献[7]在SGI工作站上用INSIGHTⅡ软件[10]对可能的沸石进行检索,研究发现,丝光沸石的孔径形态和2,6-异构体的匹配要比与2,7-异构体的匹配好得多,对2,7-异构体存在足够大的势垒,而2,6-异构体可以很顺利地通过。文献[7]还将计算和预测的结果与各种催化剂催化萘异丙基化的反应结果进行了对比,证实了计算结果的可靠性。

苯与聚丙烯的烷基化反应是一个重要的石油化工过程,其产物异丙基苯用于酚与酮类产品的合成中,传统的工业化过程使用AlCl3或“固体磷酸”催化剂,在安全性、腐蚀及废物处理等方面存在诸多问题,避免这些问题的一个有效途径就是使用分子筛催化剂。最近几年已经开发出了一些这样的催化剂如FAU,MOR及β沸石等等,.Millini[8]采用MSI软件的SolidsDocking模块计算了异丙基苯和该反应的副产物在上述分子筛中的能量最低的扩散路径,上述所有分子筛均显示出了对产品的形态选择性。

沸石的三维网状结构为气体的分离提供了一个理想的场所,对于某一具体的分离过程应该可以从大量的已经很成熟的可能结构的沸石中找到一种满足分离效率的要求,这种搜索的传统方法的实验工作量是很大的。文献[11]应用Cerius软件中的Sorption模块预测氧气和氮气及氮氧混合气在沸石中的吸附等温线,为搜索可能的沸石结构提供了一种快捷、耗资少的方法。该研究发现Li-X是一种理想的氮气优选吸附剂,可用于生产纯净的氧气。

非均相催化开始于有机分子在催化剂表面的吸附。在吸附过程中,催化剂和有机分子的形态(shape)会因为吸附剂与吸附质之间的非键合相互作用均会发生改变,这种改变在产生吸附中心及影响系统的反应动力学起着至关重要的作用。ZSM-5沸石在吸附二甲苯过程中,其空间结构将从单斜晶变化成斜方晶[12],文献[13]用Cerius的Sorption模块模拟了对位和间位二甲苯分别在T,M和O-ZSM-5沸石上的吸附过程。2.沸石结构的解析

分子模拟方法可以将建模技术和分析实验方法紧密结合起来,衍射数据、组成及几何特征数据、孔的坐标及体积数据、EXAFS和固体NMR数据可以从原子水平的模型直接模拟出来。上述模型的变化对模拟谱图的影响可由结构和分析数据之间的动态联系直接控制。扫描电子显微镜、电子衍射和高分辩率晶象测定的晶粒的形态学性质也可以用原子水平的模型直接模拟。通过分子模拟技术,可以在屏幕上观察到晶体结构的不断变化、模拟的衍射曲线和实验曲线的不断拟合。红外光谱和拉曼光谱等晶体振动光谱的模拟,可以表征晶体的构象及原子间相互作用的特征[14,15]。

沸石材料的骨架结构的几何特征及拓扑特征的识别对于理解它们在催化和分离过程中的行为是至关重要的。由于大部分新合成的沸石为粉状,其结构的解析用传统的单晶X射线技术难以实现,需要由粉末X射线衍射或粉末中子衍射技术来进行结构解。分子模拟技术可以用来对从X射线衍射数据得到的沸石结构模型进行精修以产生精确的模型,文献[16]报道了分子模拟技术应用于该领域的工作,并给出了利用分子模拟软件Cerius确定沸石骨架结构的几何特征过程的流程图。3.新型分子筛的设计

由于分子模拟技术在综上所述的各个方面对分子筛催化剂研究开发工作的卓有成效的帮助,它已经成为分子筛催化剂专家们手中重要的、甚至是必不可少的先进工具。分子模拟技术作为工具至少可以在以下几个方面对新型分子筛的设计提供有效的支持:(1)利用分子模拟软件中的分子筛数据库中提供的已知的分子筛结构及其有关参数考察现有分子筛是否符合所要解决的具体问题的要求,使搜索可能的分子筛结构的速度大大提高而费用大大减少。

(2)利用分子模拟技术可以从多个方面确定分子筛的框架结构并对其进行精修,可以得到晶胞参数,原子位置,原子占有率,温度因子等性质,如利用与已发表的结构或模拟实验数据进行结构精修;利用Rietveld方法,通过对比实验X-Ray衍射数据进行结构精修;利用距离优化法(DLS)进行结构精修。

(3)利用分子模拟技术可以对任意建造的分子筛结构预报其稳定性及相应的参数,分子筛设计专家可以在计算机屏幕上进行新型分子筛的设计。

(4)利用分子模拟技术可以进行分子筛光谱波谱的模拟及其结构的表征与解析。

(5)利用分子模拟技术可以很直观很方便地“观察”到分子筛的吸附散现象以及温度等因素对吸附的影响,可以考察分子筛催化剂的催化机理,有目标地设计新型高效的分子筛催化剂。

三、分子模拟技术在高分子材料研究开发领域中的应用 1.研究弹性材料的结构和性质

计算机模拟目前在弹性材料(elastomericmaterials)的结构表征和性质(性能)的解析及预测方面起着越来越重要的作用[18-20],其在该领域中的应用主要包括以下几个部分:(1)对表现出可逆转弹性性质(reversibleelastomericproperties)的材料的开发而进行的对凝胶过程(gelationprocess)的模拟,其目的在于充分表征溶胶相(solphase)的量和构成以及凝胶相(gelphase)的结构以预测它们的模量(moduli)[21,22]。

(2)对多环分子(macrocyclicmolecules)的立体构像的模拟,尤其是对其“孔径”的表征,可用以预测其在端连接过程中的捕获效率[23]。

(3)高聚物的结晶目前也是一个引人注目的研究方向。Windle等[24]发展了一些模型来模拟含两种可结晶组分的共聚物的链的序列。Madkour[25,26]用MonteCarlo法研究了二甲基硅氧烷和二苯基硅氧烷的共聚结晶。

(4)某些高分子材料因其具有很好的透气性能而被考虑应用在气体分离工作中,考察的高分子材料有无定形聚乙烯(PE)和聚二甲基硅氧烷(PDMS),参见文献[27,28]。

(5)研究共聚物的结构和性能的关系。Subramanian等[29]用分子模拟技术研究理想的支化的乙烯-丙烯共聚物(EPcopolymer)的结构,发现和线性共聚物相比,支化共聚物具有较小的回转半径,和溶剂的相互作用较小,粘度较低。EP共聚物经常被用于调整各种润滑剂(如内燃机油)的粘温性能[30],该项研究具有很强的实用价值。

2.高分子共混体系的预报

通过共混的物理方法得到具有工程上要求的特定物理性质的高分子材料而无须再去进行具有类似性质的共聚物的设计。目前,尚没有简单可循的方法来判断哪些高分子能够共混,从经验上可以提出很多共混的高分子组份的方案,要从实验上(包括化学合成,结构鉴定和物性检验等环节)寻找有效的方案,费用很大。用分子模拟的方法来判断哪些高分子能够共混,会极大地缩短所用的时间,整个过程可分为两个部分,其一是用分子模拟技术来评价各方案的可行性,其二是优化的几个方案的实施[31]。

3.催化剂选择性的设计

分子模拟技术可以建立催化剂中心与反应分子相互作用的模型,计算出各种取向的构型之间的能量差,能量低的其存在的几率大于能量高的,由此可以评价、筛选各种设计方案,得到对催化剂选择性机理的正确认识,得到优秀催化剂设计方案的可靠选择。(1)Ziegler-Natta催化剂和金属茂催化剂

文献[32]介绍了用于丙烯等规(isotatic)聚合的Ziegler-Natta催化剂的分子模拟设计,利用电子结构从头计算技术结合经验力场分子动力学技术,研究了环桥1,2-亚乙基双茚基锆Ziegler-Natta催化剂的定向性;基于外消旋1,2-亚乙基双茚基锆和外消旋1,2-亚乙基双四氢茚锆催化剂的等规立构实验观测结果可以和计算结果相吻合;提供了内消旋1,2-亚乙基双四氢茚锆催化剂的无规立构性质;报导了模拟修正后的外消旋1,2-亚乙基双四氢茚锆催化剂对等规立构度的影响(增加或减少)。

近来有关分子动力学在有机金属化学中的应用的报道包括不少对环戊二烯基类化合物的研究[33-36]。对于这类化合物,最近的研究包括用于连接金属的处于Cp环中心的模拟原子(pseudoatom)[35,36]。

EniChem的Longo等[43]利用MSI的DMOL模块研究了基于金属茂催化剂的烯烃聚合反应的机理,得出了许多重要的结论。(2)INSITE技术中的分子结构控制

单一活性中心催化技术的出现导致了一系列新的聚合物的产生,它对产品开发的新途径的进一步开拓,正在改变着塑料工业的现状。作为MSI分子模拟软件主要用户之一,Dow公司结合分子模拟技术,近年来开发了INSITE技术[37],并用该技术开发生产了AFFINITY聚烯烃塑性体系列(POPs)和ENGAGE聚烯烃弹性体系列(POEs)。

Dow的INSITE技术主要由两种方法结合而成,其一是并行开发技术[38](concurrentdevelopmentapproach),其二则是分子结构控制(moleculararchitecturecontrol)。Dow的分子结构控制技术可以使得设计者打破原有的设计规则,控制所用的分子的类型(如支化长链,支化短链,Mw分布等)。将这种分子设计和过程动态控制结合起来,可以使设计者直接制造出高分子而勿需采用工业应用中原有的失败-尝试法,可使材料科学家用模型方法探索新的结构-组成关系,开发新产品,缩短开发周期。4.分子光谱波谱的模拟

对非晶体衍射(如玻璃体)的衍射图已达到很精确的程度,可以用于确定分子链内的构像特征[39]。用粉末晶的衍射曲线来确定分子晶体的结构已成为现实。NMR谱作为X射线等其它分析方法的重要补充已被广泛应用于测定分子的溶液结构,这一工作的数据量很大,应用分子模拟技术,将其和多维光谱分析技术结合起来以形成一种集成系统,可以方便高效地进行数据处理和更准确地预报结构。

分子动态模拟法的发展为模拟真实的分子体系的振动光谱奠定了坚实的基础。分子动态模拟法可以按时间序列描述分子的每个原子的运动轨迹,从而模拟分子的各种层次上的运动行为,可以预报分子的振动频率、谱带的强度,还可以模拟谱带的形状。分子模拟法可以计算多分子体系、非晶态分子、溶液体系、表面或界面上分子的光谱[40]。

四、分子模拟技术在添加剂研究开发领域的应用

分子模拟技术在一定程度上可以应用于油品添加剂的设计开发工作中。油品添加剂种类和产品很多,随着工程技术的进步而提出的要求,油品添加剂的新产品还在不断涌现,利用分子模拟技术,可以辅助新产品的开发;可以;预测其物理与化学性质。其中,研究添加剂的结构对性能的影响可由分子模拟领域的三维QSAR分析技术来实现。

QSAR技术近年来发展迅速,该技术虽然是针对药物分子设计而开发的,但因其卓越的分析化合物结构与性能关系的统计分析能力和计算化合物分子各种结构性质的大量有效的工具和方法,已逐步从药物分子设计领域渗透到其它的产品设计领域,如配方(formulations)、润滑剂、添加剂设计领域。QSAR的全称是“定量的结构-活性关系”(QuantitiveStructureActivityRelationship),当前的QSAR研究工作集中于开发一些理论和方法以将构像和分子的形态(shape)的物化性质带入QSAR开发过程中,由此而导致了可比较的分子场分析技术(CoMFA)、分子形态分析技术(MSA)以及接受体模型方法(ReceptorModel)的开发和发展,这种类型的QSAR被称为三维QSAR。另外,GFA(GeneticFunctionAnalysis)技术为研究结构-组成关系提供了一种新的高效的遗传函数分析方法,该方法可以快速生成统计上合理的一组结构-性能模型,而不是一个模型,这样就可以发现那些其它技术发现不了的关系[41]。如为防止油井管因无机沉淀物的生长而导致管道堵塞,Bendickson[42]等应用Cerius2的QSAR+模块研究了24种聚合物对抑制碳酸钙和磷酸钙晶体生长的作用,对Calgon公司在这一领域12年的研究成果进行了极为有效的总结,成功地描述了防垢剂的结晶抑制过程。另外还有一些应用QSAR的成功报道,如判断洗涤剂的流变学性质、聚合物的熔态粘度、防锈剂的开发等等。

第四篇：医学检验科 分子诊断室简介

医学检验科 分子诊断室简介

分子诊断是应用分子生物学方法检测患者体内遗传物质的结构或表达水平变化而做出诊断的技术，是当代医学发展的重要前沿领域之一。

分子诊断是应用分子生物学方法检测患者体内遗传物质的结构或表达水平变化而做出诊断的技术，是当代医学发展的重要前沿领域之一。尤其近年来，随着人类基因组计划的巨大成功，相关医学研究迅速进展，已经研究明确的和遗传、疾病、药物代谢等性状相关的分子(基因)标志越来越多。相对于传统检验技术，分子诊断具有特异性和灵敏度高、检测速度快、窗口期短、直接揭示疾病发生原因和指导个体化治疗等优势。另一方面，随着专业知识和技术的普及，分子诊断已经成为医学检验领域一个新兴和快速发展的分支。

本中心分子诊断室即是将分子诊断的最新研究成果和检测技术应用于血液病、各种肿瘤和遗传病的临床诊断和疗效监测。本室的前身北京市道培医院分子诊断室在血液病肿瘤和遗传病诊断方面享有盛誉，建立六年的历史中，已积累了超过4万份分子诊断报告的经验，尤其擅长疑难情况分析。

目前本室已针对血液病、肿瘤和遗传病开发出了40余种临床检测项目。并且检测项目间综合设置，临床医生和患者可以更合理地选择检测项目，达到总体花费低、更快指导临床的效果。本室在项目设置和报告质量方面都居于国内领先水平，检测方法和项目准确率高，报告质量可靠，得到了各医院的广泛认可，服务范围已涵盖全国近百家医院(主要为三级医院)。其中包括针对初治病人的各种白血病融合基因筛查，筛查范围包括几十种融合基因的上百种剪接变异体，涵盖了常见型和少见型的融合基因，能够更准确地发现融合基因，为疾病诊断提供帮助。筛查发现阳性的融合基因后，可进一步做定量检测，对疾病的治疗反应情况和微小残留病进行监测。此外还包括淋巴瘤和淋巴系统白血病的免疫球蛋白(IG)和T细胞受体(TCR)克隆性分析、移植后供受者细胞嵌合状态、多种基因突变的检测。同时还开展了针对遗传性疾病(如噬血细胞综合症、范可尼贫血、铁粒幼细胞贫血等)的分子诊断项目，为很多难以诊断的患儿提供了诊断依据，使其得到及时正确的治疗。

本室坚持技术和临床应用的紧密结合，不仅关注血液病和肿瘤分子诊断指标的最新研究进展，在分子诊断技术方面也有多项创新，每一项检测方案都，在临床应用方面尤其擅长疑难病例的分析。本室首创的BCR-ABL1筛查项目，打破了以前根据已知基因型设定检测方案的思维，可以全面分析各种常见型和理论上可能的少见型BCR-ABL1融合基因，已帮助9例变异型BCR-ABL1患者得到正确诊断和治疗。通过技术方面的优化设计和严格的质控管理，本室对移植后供体细胞嵌合率的检测可稳定达到1%的，大大优于其它多数实验室只能检测到5%的灵敏度。

本室还注重临床应用性研究，致力于发展为一个临床应用和科学研究相互促进，集检测、科研为一体的研究型实验室。尤其在激酶抑制剂耐药规律研究、利用母体淋巴细胞输注治疗病毒感染性疾病、微嵌合的检测方法及其与移植免疫和自身免疫病的关系、噬血细胞综合征、范可尼贫血的遗传学诊断方面都有一定的研究成果。本室积极参与国内外学术交流，已在国内外学术期刊共发表论文30余篇，应邀在日本血液学年会和美国血液学年会发言共7次、论文交流6篇，在全国性的血液学会议上也多次应邀发言和论文交流。

经过几年的发展壮大，本室已初步建立了较为全面的血液病、肿瘤和遗传病分子诊断体系，并培养了高素质的人才队伍。实验室现有成员13人，其中硕士研

究生4人、本科7人、专科2人。实验室配备了先进的仪器设备，包括ABI3500XL基因分析仪、ABI 3500型荧光定量PCR仪、ABI Verity和AB 9700型PCR扩增仪等，并在国内临床实验室首家引进了Ion Torrent PGM个体化基因组测序仪，保证了临床检测以及科研的需要。下一步将采用高通量基因组测序、基因芯片等新技术、新方法，将分子生物学与临床应用更紧密、更深入地联系在一起，以更好地为临床服务，推动最新的分子诊断技术在血液病诊断中的应用与发展。

第五篇：病理技术员在分子病理领域作用浅谈范文

病理技术员在分子病理领域的作用 浙江大学附属第一医院病理科 丁伟

分子病理目前可以分二大类：一类是建立在形态学基础上的（比如her2荧光原位杂交、显色原位杂交等）检测；另一类是建立在PCR平台上的（比如测序、荧光定量PCR等）数据检测；报告有二种：一种仅仅是对检测数据进行分析（比如EGFR、K-ras等）。另一种是检测数据用于病理诊断（比如软组织肿瘤、淋巴瘤等肿瘤的荧光原位杂交技术或PCR技术）。

分子基因检测的归属争议很大:是在病理科做？还是在检验科做？药剂科以及各种实验室做？大家都在抢，为什么？因为大家看到了利益，看到了学科的发展。那么，病理与其他学科相比优势在那里：

1、样本的评估？

2、有执业医生资格？很多病理医生都这么认为，其实这些其他学科都可能做到，他们可以通过学习培训，识别肿瘤细胞，懂得初级的病理诊断并不是难事，由于病理一直在强调样本的质量控制，检验人员也开始学习肿瘤诊断。而且我院检验的分子实验室连病理医师都有，很多检验、临床药理都有医师。那么我们病理如何才能把分子检测争回来？

我们病理的真正优势是什么？我个人认为是风险控制！由于血液检查每次送检的样本不一样，那怕某次的结果是错误的，也没有办法溯源，检验人员可以告诉患者基因发生了改变：上次检查血内还没有出现或现在血液内不存在了，所以检验的检查风险很小。而病理样本和血液样本不一样，病理样本具有朔源性：患者因为治疗效果不好或者其他原因到其他医院治疗时，往往会拿原来的组织到别的医院重新进行基因检测，如果两次检测结果不一致，如果两次检测结果不一致，患者就可以告你耽误他的了治疗。分子基因检测任何一次的操作失误，以及试剂种类不同、品牌不同、实验方法不同，设备的误差，都可能导致结果的不同。而检验与病理唯一的不同是样本的选择和样本的制备（切白片）：因为病理样本在病理科，这个工作只有在病理科才能完成。患者和检测单位根本不清楚你给的是那块，就是给错了你也不知道。切白片还会引发污染：我们往往给外单位切白片时，都是在切常规切片时切的，切片台上、毛笔都是蜡屑，展片水也不会很干净，还有切片刀、镊子，这些都不可能不存在污染。在常规病理切片时也经常会有污染，大多在显微镜下能够分辨出来；当与病史不符合时会重切，才避免了误诊，但也有少量的污染因为天衣无缝，也会产生误诊。如果病理科不开展基因检测（只是外送），不可能有专人负责这个工作，也不会有人去参加过专业培训，更不要说为别人考虑风险意识。现在基因检测有敏感度大多在1-2%以上，很小的污染就可能影响结果。那规范的分子取样应该怎么做？专人负责，专人操作，专用机器：

1、切片之前（每操作一个蜡块），必须使用消毒酒精擦拭切片机，清除残余蜡屑。

2、用一次性棉签代替毛笔，一次性刀片一个蜡块一个刀口。

3、用一次性药盒作展片工具，每个蜡块一只。镊子用完后也要用消毒酒精擦拭。除了试剂质量和操作流程以外，仍会有很多无法估量的因素造成分子病理的假阳性或假阴性。随着患者法律意识和各种医学知识的增强，分子检测迟早会变成烫手的山芋，回归到病理科。这种风险只有病理科才能控制，也是病理科的真正优势。作为一个病理技术员，必须要做好室内质控和室间质控。应该参加卫计委病理质控中心PQCC和欧盟EMQN、CAP等测评机构的室间质评。室间质控可以证明你用的方法是合理的、使用的试剂的合格的，操作流程是正确的。同时还应该搞好室内质控：

1、建立科学的SOP文件。

2、严格按规范操作。

3、认真做好阳性、阴性对照。只有这样，才能做出稳定、正确的结果。但这几句话做起来不难，难的是坚持。坚持靠什么？严格的监督机制和责任心。责任心是指一个人必须勇于承担风险，主动负责的敬业精神。但我们有关分子病理检测规范在制定时存在一定程度上的不合理性。我们规定必须是病理执业医生才有资格签发报告，如果是建立在形态学基础上需要对疾病进行诊断的，是正确的。如果是建立在PCR平台基础上仅仅是对数据的报告那就有很大的问题了：做的人、判读的人和最终签发报告的人常常不是同一个人。试想一下，如果一个病理科：所有的病理医生都没有权力发报告，只有科主任才能签字，结果会是什么样子？医生们可能会有长期的责任心吗？签发报告给予了报告人的荣誉感、责任心，更重要的是必须承担风险。事实上,分子病理检测无论是基于组织学基础的（FISH）还是建立在PCR平台上的，大多数单位都是由技术员操作，有的甚至连选择样本也是技术员完成的。那如果都是由技术员操作、判读，医生签字，医生其实存在很大的风险，出了问题，由谁负责？根据PQCC测评资料，2012年EGFR检测，通过率为68%；2013年通过率为79%。而且，这个数字存在很大的水份。由于所有参评单位的样本都是一样的，在一些试剂公司的操作下，有不少单位在对答案，同时还有不少单位没有参加测评，可以这样说，就这一个检测项目，全国至少可能有一半以上的单位检测结果是错的，也就是说有很多医生在签发错误的结果，我们的患者也有不少在接受了错误的治疗，这是一个非常严重的问题。谁来负责？医生还是技术员？在中国，病理界认为病理医生严重缺少，个人认为并不十分准确。在发达国家，病理医生与技术员的比例是1：3左右，而中国连1：1还不到，如果说中国的病理医生缺少的话，那中国的技术员更缺少，我们的病理医生可以把一部分工作分担出去。比如取材：中国病理规范规定取材必须由有执业医生资格的病理医生取。但美国、加拿大等发达国家，只要有医学背景的经过严格培训获得资格的人员，就可以取材。比如助理医生、专职取材员。也许有医生会说，医生不取材，诊断有困难。但是实际上很多会诊的疑难病理切片，没有一例是专家亲自取材的，怎么就可以诊断？自己不取就不能诊断了？我们不否认取材和看大体标本对病理诊断的重要性，但如果样本都按规范取，描写的详详细细，诊断会有困难么？有困难时还可以再去看标本，可以重取。目前，在一个规范的切片质量稳定的病理科，切片质量问题绝大多数都是由于取材质量差导致标本固定、脱水不佳引起。我相信，专职取材员一定比现在的很多病理医生取得更好！而诊断医生，每个人都应该配备专业秘书，从事资料查询、整理、报告录入等等辅助性工作，从而把医生从杂事中解放出来。这就要求大家都有服务意识：中国人骨子里具有“奴性”，不尊重为你服务的人，也不愿意为别人服务。其实我们生活在人人为我我为人人的世界里，我们都在为别人服务，别人也在为自己服务。中国病理事业的发展需要病理人解放思想，更换理念。一直以来，我们一直在说病理如何如何不好，待遇如何如何差，钱如何如何少。病理非常缺人，没人愿意来，恶性循环。这难道我们自己没有责任吗？如果连病理界精英阶层都整天说病理工作不好，那新生怎么敢来，为什么要来？而且，这种声音就象传染病，传遍整个病理界，新的不愿来，来的不安心，工作充满了怨气。病理真的那么差吗？病理专家们赚的钱真的那么少吗？我们除了没有红包，比临床能少多少？根据不完全统计（根据对不少经常参加等级医院评审专家的了解），一般的病理科在医院内的收入为中上水平。而且，随着公民法律意识的健全，各学科的发展，病理的地位正在逐渐提高，病理科条件也在不段改善，我们应该多在领导决策阶层呼吁提高病理的待遇，但在学科内部需要更多的正面宣传（其实病理科还是有很多优势，病理诊断工作可以长寿，可以防止老年痴呆，可以青春常在，没看到我们的医生七、八十岁了还基本上都在上班赚钱，这是其他学科没法比的,病理医生一辈子赚的钱也不会少。都说病理风险大，其实全国病理医生赔钱的真不多，根据浙江省卫生厅统计，病理比检验、放射要低得多，形态学这东西有时很难说谁对谁错。回扣也好，红包也好，都是违法的钱，都有风险，你要愿意冒这个风险，晚上不怕睡不着，想贪那里都有办法），增加病理的凝聚力和吸引力，这样，这个学科发展才有希望。

对于不用于诊断的分子病理检测，其性质是检测而不是诊断，我们只是对数据进行分析，其报告只能叫分子检测报告而不能叫分子诊断报告。从法律上讲，技术员有权签发这类检测报告。因此，我们任何人、任何机构都无权剥夺法律给予的权力。有的医生认为：技术员没有能力对检测结果进行判读和分析，更不可能对样本进行样本评估，其实是对技术员的歧视，我们只是分工不同，培养和培训的方向不同，智商相差并不多。而且我们从事分子检测技术员大多是硕士生或博士生，他们对分子检测结果的判读和分析比医生还要精通，比医生还要准确，凭什么要剥夺他们的权力？如果他们经过诊断的培训，对样本的评估并不是难事。

那么是不是所有的从事分子工作的技术员都能签发报告？不是的！分子基因检测是一个高风险的行业，需要较强的专业知识和有一定的诊断基础，并经过专业技术培训，获得培训证书或上岗证书的才能判读并签发报告。如果我们的技术员是从常规技术转过来，没有进行系统化的分子生物学学习和培训，没有病理学诊断基础，没有临床个体化诊断治疗的知识，不能分析检测过程中出现的问题，那么，不仅不能判读，就是从事检测操作，都很危险。同样，如果我们的医生没有这方面的知识和培训，也不能签发报告。

一个行业要想有生命力，必须赋予其使命感、自豪感和责任心。如果我们在制订政策时，只考虑医生的利益，而不顾技术员的利益，不懂得尊重技术员，不考虑技术员的前途和发展，那么，这个行业就不会有生命力，技术人员不会安心工作，也就没有可靠的结果，这对中国病理事业是致命的。也许有医生会说，只有病理医生才能签字是为了从检验科把基因检测项目抢回来，那是一厢情愿的事，别人根本不认可。而且，如果用牺牲技术员权益去换取所谓的检测权，那么我们不需要，因为这不利于病理学科的健康发展。个人认为：用于靶向药物治疗的基因检测，在病理科最终只是过客，过不了多久，血液就可能完全代替组织，到那时，也不用争了，全部都是检验科做的。因此，分子病理的出路还是在用于病理诊断的基因检测上。

我们必须按法律办事，如果分子病理检测如果其数据是用于诊断的，那么诊断报告必须由医生签发。但如果仅仅只是对数据的分析和判读，应该谁判读，谁负责，谁签发，有责任才会有正确的结果。分子病理技术员除了做好本职工作外，还能做什么？

1、科研：与临床结合、申报课题，书写论文。

2、研发：研发新的探针、发现新的基因、新的技术新的方法等。

就目前而言，分子病理检测的主要问题在病理科，而不在其他学科，其他学科和我们争是我们自己不作为，我们不可能自己不做，也不让别人做。要想让病理立于不败之地，必须做好自己的工作，同时与各学科进行合作。我相信，在病理医生和技术员的共同努力下，中国的分子病理一定会规范地、迅速地发展。