第一篇：生物物理技术论文(新)

磁性纳米颗粒的体外细胞毒性评价方

法

摘要：纳米颗粒能够渗透到膜细胞中，并沿神经细胞突触、血管和淋巴血管传播。与此同时，纳米颗粒有选择性地积累在不同的细胞和一定的细胞结构中。纳米颗粒的强渗透性为药物的使用提供了有效性，因此纳米材料在医学成像、疾病诊断、药物传输、癌症治疗、基因治疗等领域的应用越来越广泛，同时，纳米颗粒对人体健康的潜在威胁也备受关注，纳米毒理学研究由此应运而生。纳米材料往往影响细胞的代谢活动，细胞膜的完整性，细胞凋亡和增殖。本文就细胞经磁性纳米颗粒处理后出现的特征，总结了几种常用的毒性评价方法。关键词：磁性纳米颗粒；细胞毒性；检测方法

目录

引言..................................................................................................................................................1 1.针对线粒体功能障碍的检测....................................................................................................2

1.1 MTT法............................................................................................................................2 1.2 CCK-8试剂盒法..........................................................................................................3 1.3 Alamar Blue 法...........................................................................................................4 2.针对乳酸脱氢酶泄露的检测（LDH法）..............................................................................4 3.针对细胞凋亡的检测（形态学观察）.................................................................................5 4.针对细胞坏死的检测（细胞膜不完整）.............................................................................5

4.1 中性红染色......................................................................................................................5 4.2 台盼蓝染色......................................................................................................................6 4.3 乙酰氧甲基钙黄绿素和溴化乙锭................................................................................6 5.针对DNA损伤的检测（彗星电泳法）................................................................................6 结论..................................................................................................................................................7 参考文献..........................................................................................................................................7

引言

随着科技的快速发展，纳米材料因其特殊物理化学特性而被广泛应用于化妆品、电学器件、染料、涂料及医药诊断等各个领域

[1-3]，尤其在生物医药领域的作用及其显著，因此而备受关注，而人们对于纳米材料对环境安全和人体健康所潜在的影响却知之甚少。因此, 纳米毒理学应运而生。纳米毒理学是专门研究纳米颗粒或材料毒性的学科, 运用一系列方法来分析纳米材料在体内和体外所产生的影响。一般利用体外细胞毒性实验来进行纳米材料的细胞毒性评价, 与动物活体实验相比，体外细胞检测不会受道德上的束缚，更容易控制和

[4]

复制，且花费不高。在研究纳米颗粒对细胞的毒性时，值得注意的是，细胞除了对被测试的潜在毒性剂的浓度波动敏感外，它们对所处环境中温度、PH、营养物和废弃物的浓度等的变化也很敏感。因此，为了确保检测的细胞死亡相对于不稳定的培养的条件，与加入的纳米粒子的作用相关，控制实验条件是非常重要的。此外，由于纳米颗粒可以吸附染料并具有氧化还原活性，采用合适的细胞毒性检测方法也很重要。所以需要进行重复检测，以确保得出正确的结论。磁性纳米颗粒对细胞产生毒性影响导致细胞的变化有：炎症、凋亡小体的产生、线粒体功能障碍、膜破裂导致乳酸脱氢酶的泄露、活性氧的产生、DNA损伤、染色体的浓缩等（图1），本文就如何检测这些毒性作用导致出现的特征对磁性纳米颗粒的毒性检测方法作一简要综述, 以供大家对纳米材料的细胞毒性进行评价时作为参考。[6][5]

图1.纳米颗粒的细胞毒性反应

1.针对线粒体功能障碍的检测

1.1 MTT法

MTT 比色分析法由Mosmann 在1983 年首创。MTT全称为3-(4,5)-dimethylthiahiazo(-z-y1)-3,5-di-phenytetrazoliumromide，汉语化学名为3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴盐，商品名：噻唑蓝。是一种黄颜色的染料。其检测原理为活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能使外源性MTT还原为水不溶性的蓝紫色结晶甲臜(Formazan)并沉积在细胞中（图2），而死细胞无此功能。二甲基亚砜(DMSO)能溶解细胞中的甲瓒，用酶联免疫检测仪在490nm波长处测定其光吸收值，可间接反映活细胞数量。在一定细胞数范围内，MTT结晶形成的量与细胞数成正比。MTT 法被广泛用于评价多种纳米材料的体外细胞毒性。Morteza[7]

等用此法检测到不同浓度SPION处理下心脏细胞，脑细胞，肾细胞数量的变化（图3）。这种方法有很多优点，灵敏度高，简单，快速又简单，但是同时也有诸多缺点：由于MTT经还原所产生的甲臜产物不溶于水，需被溶解后才能检测。生成的甲瓒不易充分溶解。测试后的细胞不能继续培养。

[8]

图2.线粒体中的琥珀酸脱氢酶使MTT还原为蓝紫色结晶甲臜

图3.不同浓度SPIONs处理后的细胞活力

1.2 CCK-8试剂盒法

Cell Counting Kit-8简称CCK-8,是一种基于WST-8的广泛应用于细胞毒性的快速高灵敏度检测试剂盒。WST-8是一种类似MTT的化合物，在电子耦合试剂存在的情况下，可以被线粒体的脱氢酶还原成橙黄色的formazan，用酶联免疫检测仪在450nm波长处测定其光吸收值，不需要裂解细胞，可直接进行比色。细胞毒性越大，则颜色越浅。颜色的深浅和细胞数目呈线性关系。此方法与MTT相比有明显的优点，首先，MTT被线粒体内的脱氢酶还原生成的formazan不是水溶性的，需要特定的溶解液来溶解，细胞不可以重复使用，而WST-8和MTT类产品如XTT、MTS等产生的formazan都是水溶性的，可以省去后续的溶解步骤。其次，WST-8产生的formazan比XTT和MTS产生的更易溶解。用CCK一8法检测后细胞可重复利用，将细胞用

生理盐水洗2遍，加入培养液可继续培养进行传代，还可进行染色和组化实验等，而MTT法不具备这一功能。

总之，CCK一8法显色时间短、操作简便、灵敏度高、重复性好，而且检测后的细胞可重复利用，具有一定的实用性，可以替代MTT法并广泛应用。1.3 Alamar Blue 法

Alamar-Blue 检测试剂为细胞毒性检测提供了一种简便、快速、可靠、安全的方法，适用于高通量检测实验。此试剂的主要成分是一种氧化还原指示剂其在氧化状态下呈现紫蓝色无荧光性，而在还原状态下，转变为呈粉红或红色荧光的还原产物，其吸收峰为530－560nm。在细胞增殖过程中，细胞内NADPH/NADP、FADH/FAD、FMNH/FMN和NADH/NAD的比值升高，处于还原环境。摄入细胞内的染料被这些线粒体酶还原后释放到细胞外并溶于培养基中，使培养基从无荧光的靛青蓝变成有荧光的粉红色。最后用普通分光光度计或荧光光度计进行检测，吸光度和荧光强度与活性细胞数成正比。

Alamar blue 法对细胞的毒性小，对样品破坏小、试剂用量少、操作简单，特异性高、灵敏度高、重复性好。具有加入培养液里的细胞生存力不受影响而使培养可以持续进行等优点。Alamar blue 法比传统的细胞计数法和 MTT 可更准确地测定细胞的增殖反应，且能避免人为操作造成的试验误差，提高了试验结果的准确性和重复性，方法安全、简单、快速

[10][9]。

2.针对乳酸脱氢酶泄露的检测（LDH法）

LDH（乳酸脱氢酶）是一种稳定的蛋白质，存在于正常细胞的胞质中，正常情况下，LDH不能透过细胞膜，一旦细胞膜受损，LDH即被释放到细胞外。此时培养液中 LDH 活性与细 胞死亡数目成正比。LDH 可使乳酸脱氢，进而使NAD还原成NADH，后者再经递氢体吩嗪二甲酯硫酸盐（PMS）还原碘硝基氯化四氮唑（INT），INT 接受H被还原成紫红色甲臜类化合物。在酶标仪上用490nm比色测定[12]

[11]

＋

。用此法检测了超顺磁性纳米颗粒等不同纳米颗粒对PC 12细胞后细胞活力的变化（图4）。此法测定迅速, 并且能够进行定量分析。但是乳酸脱氢酶是大分子, 只有靶细胞膜完全被破坏后才能释放出来，不能较早的反映细胞的存活状况。影响因素较多, 例如, 培养基、测定环境的温度、pH、反应时间等

[13]。

图.4不同纳米颗粒对PC12细胞处理后的细胞活力变化

3.针对细胞凋亡的检测（形态学观察）

纳米颗粒的细胞毒性可促进细胞的凋亡，细胞凋亡后细胞膜仍完整，通过普通光学显微镜下可观察到贴壁生长的凋亡细胞皱缩、圆化，细胞的体积变小常可见胞膜发泡的现象，细胞凋亡晚期可见凋亡小体。在荧光显微镜下，吖啶橙染色后，活细胞核染色质呈现均匀分布的黄绿色荧光, 胞质呈橘红色荧光，而凋亡细胞核染色质的黄绿色荧光浓聚在核膜内侧(图5)。透射电镜下可观察到细胞凋亡时特征性的超微结构改变，如凋亡细胞体积变小，细胞质浓缩，表面微绒毛消，核染色质凝聚、边缘化，呈新月形

[14]。

图.5凋亡细胞的荧光显微图像

4.针对细胞坏死的检测（细胞膜不完整）

4.1 中性红染色

中性红的摄入能力可以用来检测细胞增殖或细胞毒性。中性红不带电荷，可以被活细胞所摄入，并在溶酶体中积累。在细胞增殖加快时，细胞数量增多，可以摄入的中性红的量就会增加。在细胞受到损伤时，中性红的摄入能力会下降。这样通过对于中性红摄入量的不同

就可以确定细胞的增殖或毒性情况，它在540nm出有较高的吸收值。中性红同时也是一种pH指示剂，在酸性时呈红色，在pH6.8升至pH8.0时由红色逐渐转变为黄色。细胞核中的核酸呈酸性，因此细胞核会被染成红色。由于溶酶体(lysome)中也是酸性环境，因此溶酶体也可以被中性红染色液染成红色。4.2 台盼蓝染色

台盼蓝是带电荷的分子，不能进入正常的胞膜结构完整的活细胞；而丧失活性或细胞膜不完整的细胞，胞膜的通透性增加，台盼蓝就会进入细胞，将细胞染成蓝色，并且在605 nm 波长处有较强的吸收。通过显微镜下直接计数或显微镜下拍照后计数，就可以对细胞存活率进行比较精确的定量。通常认为细胞膜完整性丧失，即可认为细胞已经死亡，这与中性红作用相反。因此，借助台盼蓝染色可以非常简便、快速地区分活细胞和死细胞。用此方法检测细胞毒性，可重复性好。4.3 乙酰氧甲基钙黄绿素和溴化乙锭

该法包含两种化学物质，乙酰氧甲基钙黄绿素和溴化乙锭。乙酰氧甲基钙黄绿素，是电中性的酯分子，可以通过扩散进入细胞，一旦进入细胞就会被酯酶转化为带绿色荧光的钙黄绿素分子。相反，若细胞损坏或死亡，本身不能渗透进入细胞的溴化乙锭与核酸结合，可激发发红色荧光，在495nm出激发，乙酰氧甲基钙黄绿素和溴化乙锭分别在515nm、635nm荧光信号最明显。

5.针对DNA损伤的检测（彗星电泳法）

彗星电泳技术, 即单细胞凝胶电泳(Singlecell gel electrophoresis, SCGE), 可用于观察单个细胞DNA的损伤。此技术已经被广泛应用于放射生物学、DNA断裂与修复、毒理学、肿瘤治疗评价、细胞凋亡等领域的研究。将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶中，经裂解、碱化处理后，再在电场中进行短时间的电泳，并用荧光染料染色，凋亡细胞中形成的DNA降解片段，在电场中泳动速度较快，使细胞核呈现出一种彗星式的图案，而正常的无DNA断裂的核在泳动时保持圆球形，彗星尾部即为迁移出类核的DNA片段。此时彗星尾部有可能还与头部以单链或双链的形式相连。DNA损伤越严重，导致DNA超螺旋结构越松散，产生的断裂点越多，DNA片段越小，从而在彗星尾部出现的DNA断片越多，则慧尾的长度、面积和荧光强度越大（图6）。通过测量彗星尾部的长度、面积或荧光强度等指标，可以对DNA的损伤程度进行定量分析，这是一种快速简便的毒性检测法[15]。

图6.荧光显微图像

结论

大量研究表明，多种纳米颗粒显示其细胞生物毒性效应，因而纳米材料的细胞生物毒性效应研究工作广泛开展，但是其细胞毒性评价方法仍有缺陷，对于纳米材料的安全性评估还很不完善。纳米颗粒的毒性效应与纳米颗粒的粒径、比表面积、晶体构象、暴露计量以及暴露方式有关，因此在完善纳米材料毒性评估方法的同时，研究重点还要放在如何通过化学修饰保持纳米材料的优越性又避免其毒性效应，使其更为安全、广泛地应用于各个领域。

参考文献

1.2.3.Han, J.Y., Z.T.Yu, L.Zhou.The Effects of Different Hydroxyapatite/TiO2 Composite Coatings on Protein Expression of Osteoblast.in Materials Science Forum.202_.Trans Tech Publ.Lee, Y.J., D.S.Ruby, D.W.Peters, B.B.McKenzie, J.W.P.Hsu, ZnO nanostructures as efficient antireflection layers in solar cells.Nano letters, 202_.8(5): p.1501-1505.Oberdörster, G., A.Maynard, K.Donaldson, V.Castranova, J.Fitzpatrick, K.Ausman, J.Carter, B.Karn, W.Kreyling, D.Lai, Principles for characterizing the potential human health effects from exposure to nanomaterials: elements of a screening strategy.Particle and Fibre Toxicology, 202_.2(1): p.8.4.5.6.7.8.Marquis, B.J., S.A.Love, K.L.Braun, C.L.Haynes, Analytical methods to assess nanoparticle toxicity.Analyst, 202_.134(3): p.425-439.Lewinski, N., V.Colvin, R.Drezek, Cytotoxicity of nanoparticles.Small, 202_.4(1): p.26-49.Singh, N., G.J.Jenkins, R.Asadi, S.H.Doak, Potential toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles(SPION).Nano Rev, 202_.1.Mosmann, T., Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays.J Immunol methods, 1983.65(1-2): p.55-63.Mahmoudi, M., H.Hofmann, B.Rothen-Rutishauser, A.Petri-Fink, Assessing the in vitro and in vivo toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles.Chemical Reviews-Columbus, 202_.112(4): p.2323.9.10.11.12.13.14.15.侯春梅, 李新颖, 叶伟亮, 曹曦元, 肖鹤, 黎燕, MTT法和CCK-8法检测悬浮细胞增殖的比较.军事医学科学院院刊, 202_(004): p.400-400.范能全,彭兰, Alamar blue法测定细胞毒性.华西药学杂志, 202_.22(4): p.472-474.王长安, 许荣, 李中华, 天然细胞毒测定-LDH释放法.中国免疫学杂志, 1988.4(1): p.44-46.Soenen, S.J.H.,M.De Cuyper, Assessing iron oxide nanoparticle toxicity in vitro: current status and future prospects.Nanomedicine, 202_.5(8): p.1261-1275.王甫厚, 陈绍先, 郭彩云, 谢少文, LDH释放法测NK细胞毒的方法学研究.中国免疫学杂志, 1990.6(2): p.115-117.李晓东,徐红, 评价纳米颗粒细胞毒性的方法.中国实验诊断学, 202_.15(001): p.185-187.Sichao, M.A.H.X.L., 两种DNA断裂损伤检测方法敏感性的比较.遗传, 1997.19(1): p.32-34.

第二篇：七年级生物教学技术论文

试论生物教学与环境保护

在全球一体化经济与信息技术高速发展的今天，在环境污染日趋严重的今天，作为一个发展中国家的普通公民，在这里谈论环保这个主题似乎言语略显单薄，颇有点纸上谈兵，掩耳盗铃的的意味。但是作为一名合格的中学生物教师，我有义务也有责任把环境保护的意识植入每一个学生的心中。面对生态环境屡遭破坏的现状，环保教育更显得尤为必要并且迫在眉睫。我们要通过自身的努力让环保意识贯穿于整个生物教学活动中，让将来这个世界的主人能够清醒的认识到，地球只有一个，它是地球表层所有生物共同的家，每个人都应该与自然界和谐相处，保护这个家关心这个家。最终让每一个学生都了解环境破坏的现状及其危害，能够主动关心环保问题，积极投入到环境保护工作中去。为此，我主要从以下几个方面入手把环保意识融入生物教学中。

一、通过大量的环境污染的事实证据激发学生的环保冲动

初中生物学教材中有大量内容涉及到了环境的破坏。例如：我国科尔沁草原因为过度开荒而变成沙漠；长江、黄河中上游因为乱砍滥伐造成严重的水土流失；许多野生动物因为人类的捕杀而灭绝；垃圾数量不断增多以及噪声污染、光污染等等。同时也可以在课外搜集其他环境污染的资料证据，例如: 有报道说:"据报道979年对全国798座城镇的调查, 全国日污水排放量为国为民258万吨, 其中工业废水占用819,生活污水占据199.1989年对全国代表大会854个城镇进行调查,每天的排放量达365.3亿吨.其中工业废水达成协议5.5亿吨.这些废水绝大部分未经处理就直接排放, 污染了江河湖海.再如,在世界历史上曾经发生过几次大的公害事件: 第一次发生在一九三○年比利时的马斯河谷工业区。由于工业上的二氧化硫和粉尘污染,几千人得了呼吸道疾病,六十人死亡。第二次发生在一九四三年美国的洛杉矶。当时这个城市有两百多万辆汽车,每天要消耗五百万加仑汽油,汽车排放的烃约一千吨,再加上这个地区的气候条件,造成了一次严重的光化学烟雾事件,时间长达几天之久,大多数居民出现眼肿、泪等症状，重症死亡病例也层出不穷。在教学过程中，教师可结合不同的教学内容，将这些人类自己做的傻事、酿造的苦果甚至是自己一手酿造的悲剧告诉学生，让他们深切体会到自然界中的资源并不是取之不尽、用之不竭的；让他们认识到人类如果过分注重自身利益，不加节制地从自然界中索取资源必将破坏生态平衡，而人类也最终会遭受自然界的报复。还可以使他们了解并利用环保知识解决发生在身边的有关环境污染大事，例如大凌河沿岸的农田大量使用农药，就会使水体中的鱼类因营养富集而携带更多的农药，人们就不能以鱼为食，否则极容易患病。同时教师还应该鼓励学生对某些问题形成自己的观点，发表自己的看法，提出自己的建议。这样有利于学生的环保意识的形成，也有利于学生的环保行动从自发向自觉转换，使环保能成为每一个学生责任与使命。

二、结合教材内容，对学生进行环保意识的培养，促进环保理念的形成。

随着新一轮课程改革的深入，新教材的使用为环保教育提供了契机。以初中教材(七年级)为例。第一单元第二章第一节生物与环境的关系，低一单元第二章

第二节生物与环境组成生态系统，第一单元第二章第三节生物圈是最大的生态系统。第三单元第六章爱护植被，绿化祖国等。在这些章节中直接或间接介绍了环保的一些初步知识。在教学进程中，只要我们精心准备，认真对待就一定能够取的良好的效果。但是在当前生物课堂教学中，许多教师仍然把知识的记忆当作教学的一切，忽视了培养学生的学习兴趣和学科思维。一些教师未能建立科学的教

学观和知识观，虽然希望与学生有更多更好的交流，但往往在课堂上没能提供有效的问题情境，不能组织起真正有效的讨论和交流，导致课堂气氛不活跃，学生的生物学思维比较肤浅。教材其他章节虽然没有以环保作为主题，但教师也可把环保教育渗透于课堂教学之中，让学生切身体会到环境问题与自己的生活息息相关。如在第二章生物圈中的人的教学中，可结合有关知识的学习，联系在生活中有人随地大小便，随地吐痰、乱丢杂物、不节约用水、吸烟、不注意饮食卫生、吃野生动物、猎杀野生动物等不良习惯甚至违法的行为，引导学生思考和讨论环境污染对人类生存和发展的影响、人类传染病与环境污染的关系、保持生态平衡的重要性等一系列与环保有关的问题。教师应该在教学活动中，最大限度的利用课堂资源，把环保的种子随时随地的进行播种，并且有浅入深，由简至难，把学生的环保意识由感性提高到理性的层面，树立坚定的环保理念。

三、通过课外实践活动增强环保教学的实效性。

实践是检验真理的唯一标准。课堂教学固然是进行环保教育的重要一环。但课外活动的形式多种多样，丰富多彩，不仅能够提高学生的环保意识而且可以培养其环保技能，所以还应在课外活动中进行环保教育。学生在课堂上所学所想，只有在不断的实践过程中才能得到强化，加深理解，随着新一轮课程的实施，我们要深化课堂教学改革，并努力创造条件，组织学生参加各种有益的环保实践活动。引导学生从身边事做起，激发他们对周围环境的关注，培养保护环境的责任心和能力。如结合教材中第一单元第一章第二节调查校园周边生物的课外活动的形式进行环保渗透，让学生努力发现新的生物种类，体验生物多样性给人们带来的健康和喜悦，了解每一种生物在生态系统中的具体作用以及对周边的其他生物和生活环境的影响，比如具体讨论导致苔藓类植物在工厂密集的地区无法继续生存的环境因素。如可以依托校园绿化设计和“３.１２植树节”，发动学生参与校园绿化设计和植树护花活动；结合“世界水日”、“世界地球日”、“世界环境日”等组织学生开展以“环境保护”为主题的演讲、征文、辩论等活动；发动学生参加“你丢我捡”和清除卫生死角等校内外精神文明创建活动；开展“保护环境随手可做的１００件小事”活动。如让学生去参观自然保护区、自然公园，让他们了解到保护森林植被对人类的重要，让学生自己动手修建小型自然生物池塘，营造生物垃圾，将垃圾按化学、金属、生物各自分类处理，以达到立竿见影的教学目的。在校内实践活动的基础上鼓励学生从点滴做起，自觉养成环保习惯，倡导低碳生活。比如时常进行废物回收利用,减少对花卉园林的毁坏，加强对白色污染的处理，少使用塑料制品，买菜时,少用塑料袋,尽量用竹篮子.用笔尽量用可换芯的,减少圆珠笔外壳的浪费与垃圾量。外出吃饭尽量不用一次性饭盒等。可以鼓励同学之间相互帮助相互监督，逐步实现用环保思想来指导生活实践。增强环保理论的实效性。同时指导学生认真讨论，鼓励学生发表自己的见解和撰写环保小论文等．著名教育家陶行知曾经说过,“要解放孩子的头脑、双手、脚、空间、时间，使他们充分得到自由的生活，从自由的生活中得到真正的教育。”课外活动的重要特点就是实践性、直观性、以具体事实让学生自己去了解、认识环境被破坏的危害，让学生自己动手开展有益于环保的活动，以达到深入人心的教育效果。

四、教学中传递知识改变命运，科技引领未来的正确理念。

破坏环境为代价，从上个世纪的一五计划直至今日，粗放型经济依然是很多地区经济增长的主要方式，那些高耗能高污染的企业依然是某些地区的财政支柱。这偏离了社会经济发展的正确方向。环境问题便随着经济增长过程也日益凸

显。温室效应，臭氧空洞，酸雨，重金属超标，冻雨，沙尘暴。无论哪一种环境问题都将让人类为自己的肆意妄为付出沉重的代价。只有走一出一条既发展经济又不破坏环境的可持续发展的道路，人类才会有希望，生活才会更加美好。这就需要丰富的文化知识和先进的科学技术。比如，转基因技术和杂交技术可以有效的提高单位面积内的农作物的产量，节约了土地成本和人工成本，促进了生产力的发展；利用病毒或寄生虫研制的生物药品可以有效的对病虫害进行防治，节省了社会资源，降低了土地和水体的污染程度；利用秸秆制成的生物燃料，可以降低燃烧后空气中有毒有害气体的含量，是典型的清洁能源。在生物教学过程中，教师要不断的向学生传递，做环保和做其他学问一样也需要丰富的科学文化知识，环保意识的树立以及环保行为的实施都离不开科技的创新和进步。青少年只有不断的获取新知，增加自己的文化积累和科学修养，才有机会为实现经济发展的转型，为整个生物圈的清洁纯净，为人类生活的祥和安逸，做出自己的贡献。

总而言之，环保是一个巨大的主题，它所延展出来的现实意义和历史意义，对于人类社会的发展都是至关重要的。生物教学应致力于增强学生的环保意识，培养学科的思维方式，完善学生的健康人格。这就需要全体生物教师能够广开言路，集思广益，努力探索更加行之有效的教学手段，让环保意识渗透生物教学的每一个环节。

本人单位：煤炭坝镇贺石桥中学

姓名：阙小兰性别：女

年龄：24职称：

通讯地址：煤炭坝镇贺石桥中学

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第三篇：生物冶金技术论文

微生物湿法冶金应用技术的地位与前景

摘要：生物湿法冶金是冶金领域十分活跃的学科之一，较传统氧化冶金工艺有很大的优势，有着广阔的工业应用前景。介绍微生物湿法冶金技术的概况以及其应用现状，并对其在未来的发展前景做出展望。

关键词：湿法冶金；浸金；介绍；应用；前景;Microbial Hydrometallurgical Technology’s Position and Prospect of Application Abstract: Biological metallurgy is very active in the metallurgy field.Compared with the traditional oxidation process metallurgy ,it has a great advantage and is doomed to a broad industrial application prospect.To introduce of microbial hydrometallurgical technology and its application status, and make a prediction for the future development prospects.Key words: Hydrometallurgy;Leaching;Introduction;Applications;Prospect;生物湿法冶金是多年来冶金领域十分活跃的学科之一。在自然界，微生物在多种元素的循环当中起着重要作用，地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺，它不产生二氧化硫，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石。

一、生物湿法冶金介绍

微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点,在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景。微生物浸矿是指用含微(一）细菌浸铜

迄今为止,利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿。在微生物的作用下,矿石中的生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究已有很长的历史，在细菌的生长、硫化矿分解等方面已有较深刻的认识。细菌浸矿过程是细菌生长及包括化学反应，电化学，动力学现象的硫化氧化分解的复杂过程。主要有以下两种方式。细菌直接作用浸矿。

细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细菌与矿石之间通过物理化学接触把金属溶解出来。某些靠有机物生活的细菌，可以产生一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从而使金属从矿中分解出来。

细菌间接作用浸矿。

细菌能把金属从矿石中溶浸出来，是细菌生命过程中的新陈代谢作用，例如细菌作用产生硫酸和硫酸铁，然后通过硫酸和硫酸铁作为溶剂浸提出矿石中得所有金属。微生物的湿法冶金有以下几方面的价值：1减少资金花费2工艺流程更容易改变3可以提高金属回收率4减少废气排放，保护环境。

二、微生物冶金现状

我国是一个有色金属矿产资源储量大国 ,同时也是消费大国。经过半个多世纪的生产消耗 ,易采易选冶矿已为数不多。现有的常规物理、化学选冶方法由于回收率低、资源损耗大、生产成本高和对环境污染严重等问题已不适应社会经济可持续发展要求。在此情况下 ,微生物在矿物分离方面的作用逐渐引起人们的重视 ,它既可用于矿物的就地浸出 ,也可用于工厂矿物处理、废水废渣处理。并且微生物浸矿具有生产成本低、投资少、工艺流程短、设备简单、环境友好、能处理复杂多金属矿物等优点 ,因此细菌浸矿的广泛应用 ,将引起传统矿物加工产业的重大变革 ,为人类、资源与环境的可持续发展开辟广阔的前景。

1947年 ,美国Colmer和 Hinkle从矿山酸性坑水中分离鉴定出氧化亚铁硫杆菌 ,并证实了微生物在浸出矿石中的生物化学作用。细菌浸出在冶金工业上获得成功应用主要是3种金属的回收:铜、铀、金。自1958年美国利用微生物浸铜和1966 年加拿大利用微生物浸铀的研究及工业化应用成功之后 ,已有30多个国家开展了微生物在矿冶工程中的应用研究工作。而且继铜、铀、金的微生物湿法提取实现工业化生产之后 ,钴、锌、镍、锰的微生物湿法提取也正由实验室研究向工业化生产过渡。

我国微生物浸矿技术方面的研究是从 20 世纪 60 年代末开始的 ,已先后在铀、铜等金属的生产应用中取得成功。(一）细菌浸铜

迄今为止,利用微生物技术处理的铜矿石都是一些硫化矿。在微生物的作用下,矿石中的 铜硫化物首先被氧化溶解出来,同时生成一些氧化能力较强的物质,如H2SO4, Fe2(SO4)3等,它们可以氧化其他铜硫化物或铜氧化物。美国在细菌氧化堆浸处理铜矿方面起步较早 ,开展了多方面的研究 ,技术也比较成熟 ,1994 年采用此法生产的铜价值已超过3.5亿美元。

从世界上第1座铜的微生物堆浸工厂于 1950 年在美国的 Kennecott 铜业公司建成投产 ,到 20 世纪 80 年代 ,世界上共有14座(我国 2 座)铜的微生物氧化提取厂投入生产。

（二）细菌浸铀

在大多数铀矿石当中 ,都存在一些金属硫化矿 ,比较常见的有黄铁矿（FeS2）。黄铁矿为浸矿细菌提供了能源 ,矿石受浸矿细菌的浸蚀作用 ,生成 FeSO4和 H2SO4。FeSO4在细菌作用下 ,很快被氧化为 Fe2(SO4)3，而很好的氧化剂 ,又可以氧化黄铁矿: FeS2 + Fe2(SO4)3 =3FeSO4 +2S 反应生成的元素硫也是细菌的能源 ,受细菌氧化生成H2SO4 ,在 H2SO4和 Fe2(SO4)3存在的条件下 ,铀矿物被溶解出来 ,反应如下:

UO2 + Fe2(SO4)3 =UO2SO4 +2FeSO4

（三）细菌浸铀的发展

1965 年葡萄牙堆浸年产U3O8 45 t ,加拿大井下细菌回收83～87.6 t/a ,法国井下和堆浸回收的U3O8 在40 t/a左右。经过20年的发展 ,加拿大生物铀的年产量已达 420 t 之多。法国也有一些铀矿用细菌进行地下浸出 ,如埃卡尔勃耶尔铀矿原以化学浸出为主 ,后改用细菌浸出 ,到 1975 年产铀由原 25 t 增至635 t。此外 ,美国、南非等也用这一方法生产铀。我国湖南某矿曾进行半工业试验 ,浸出率50 %～60 %。

（四）难处理金矿的细菌氧化

生物氧化工艺是近年发展起来的一种金矿氧化新工艺 ,其过程简单 ,投资少 ,生产成本低而且对环境的影响很低 ,现在越来越受到重视。目前金的生物氧化浸出主要限于处理难浸金矿石 ,作为氰化提金的预处理 ,而且浸出方式均采用浮选精矿充分搅拌浸出。

（五）难浸金矿的细菌氧化工业

难浸金矿的细菌氧化预处理最早是 1964 年法国人尝试利用细菌浸取红土矿物中的金 ,取得了令人鼓舞的效果。1977年苏联最先发表了实验结果。北美最先用搅拌反应槽对难浸金矿石及精矿进行细菌氧化 ,对于搅拌反应槽式细菌氧化厂的投产和推广 ,具有奠基作用。1984～1985 年 ,加拿大 Giant Bay微生物技术公司对北美及澳大利亚的30多种金精矿进行了细菌氧化实验。1986年南非金科公司的 Fairview金矿建立世界上第1个细菌氧化提厂 ,实现了难浸金矿细菌氧化预处理法的首次商用。继南非后 ,巴西、澳大利亚、美国、加纳、秘鲁等国生物技术预处理金矿的工厂纷纷投入运营。世界上第1座大型细菌处理厂是加纳的 Ashanti 生物氧化系统 ,1995 年扩建设计规模为 960 t/a。细菌冶金在美国的矿冶工程中已占有相当重要的地位 ,美国黄金总产量的1/3是用生物堆浸法生产的。美国内华达州的 Tomkinspytins金矿1989年建成生物浸出厂 ,日处理1500 t 矿石 ,金回收率为90 %。美国加纳Ashanti 微生物浸出厂在1994年能处理720 t/ d金精矿 ,年产黄金100万盎司。

（六）细菌浸出其他金属

法国BRGM研究中心在乌干达建成 1 座年产钴 1000 t的细菌冶金厂 ,这意味着世界上 5 %的钴是用微生物法获得的。

国内的研究主要以金川低品位镍矿资源贫矿和尾矿为研究对象 ,进行微生物浸出试验研究。

锰矿的微生物浸出主要用异养菌将矿石中的Mn4+还原成易溶解的 Mn2+。前苏联用无色杆菌属浸出尼柯波尔锰矿 ,浸出率达到80 %～90 %。我国用 T·f 菌除去高硫锰矿中的硫 ,硫排出率81 %～99 %。

三、未来的发展前景

目前生物冶金技术研究与工业应用已经取得显著成交效，今后将受业界更加广泛的关注，并在高效浸矿菌选育、浸矿微生物的基因组和蛋白组学、生物浸出过程基础理论与工程化技术研究、生物冶金技术应用领域等几个方面得到更加系统的研究。

随着高品位、易选冶的铜，镍，锌，钴，金等有色金属矿物资源的日益减少，低品位，难处理资源的开发日益增大，生物冶金技术将是本世纪最有竞争力的矿冶技术之一。高温浸矿菌浸出黄铜矿和异养菌浸出镍红土矿等技术将取得突破，生物冶金新技术不断涌现，生物冶金技术将得到更大的发展。生物冶金技术产业化应用越来越成熟，应用领域越来越广泛，生物冶金将具有广阔的应用前景。

【参考文献】：

[1]陶德宁，译.生物浸出与生物氧化技术在中国的研究与应用 [J].湿法冶金，202_ [2]张在海，王淀佐，邱冠周，等.细菌浸矿的细菌学原理 [J].湿法冶金，202_ [3]温健康.生物冶金的现状及发展 [J].中国有色金属，202_ [4]李一夫，刘红湘，戴永年.生物技术在湿法冶金中的应用 [J].湿法冶金，202_ [5]邱木青清，张为民.微生物技术在矿产资源利用与环保中的应用 [J].《矿产保护与利用》，202_ [6]杨显万，沈庆峰，郭玉霞.微生物湿法冶金 [M].北京：冶金工业出版社，202_-09 [7]徐家振，金哲男.重金属冶金中的微生物技术 [J].《有色矿冶》.202_（2）：31-34

第四篇：生物科技新焦点—生物产业技术

生物科技新焦点，蓝色经济新高地

北科建青岛蓝色生物医药产业园

青岛蓝色生物医药产业园是在青岛市政府的大力支持下，由国家高新技术产业区管委会与北科建集团的控股公司——青岛蓝色生物科技园发展有限责任公司共同开发建设的一个致力于促进生物医药产业发展的专业化高新技术产业园区。园区位于美丽的胶州湾北部，占地约165.6公顷，建设规模约为195万㎡。包含12万㎡孵化中心，185万㎡的主产业园区和包括医学研究院、中小企业服务、生活配套等内容的配套园区。

踏生物蓝海扬理想风帆

二十世纪末，以美国为首的发达国家纷纷预言“生物科学将引领21世纪的科学发展，生物技术产业的发展对国家经济的发展将至关重要”，各国都加大了对生物产业的投入与扶持。例如，美国将生物医药产业作为新的经济增长点，实施“生物技术产业激励政策”。持续增加对生物技术研发和产业化的投入；日本制定了“生物产业立国”战略；欧盟科技发展第六个框架将45%的研究开发经费用于生物技术及相关领域，英国政府早在1981年就设立了“生物技术协调指导委员会”采取措施促进工业界、大学和科研机构加大对生物技术开发研究的投资；新加坡制定了“五年跻身生物技术顶尖行列”规划，5年内将拨款30亿新元资助生命科学和生物技术产业；印度成立了生物技术部，每年投入6000-7000万美元用于生物技术和医药研究。

202_年《国家中长期科学和技术发展纲要（202_-202_年）》中，生物技术就被列为重点发展的领域之一，202_年10月正式发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，将生物技术列为战略性新兴产业之一，生物技术产业也引起了各级政府的高度重视，如何加快本地区生物技术产业的发展，成为各地政府相关部门认真思考的问题。

202_年1月6日，国务院已正式批复《山东半岛蓝色经济区发展规划》，这标志着山东半岛蓝色经济区建设正式上升为国家战略，成为国家海洋发展战略和区域协调发展战略的重要组成部分。

正是在国家发展战略的引领下，北科建集团与青岛国家高新区管委会联手

打造青岛蓝色生物医药产业园。生物医药产业是青岛高新区重点发展的三大产业之一，青岛高新区政府与有着10年专业园区开发经验的中关村建设集大成者—北科建的联谊也被看作是“强强联合，政企联合”的典范，为青岛地区生物科技与医药产业的发展书写了新的篇章。

高端的定位一流的规划

以生态科技新城的理念打造青岛蓝色生物医药产业园，在定位高端的同时，致力于将园区规划建设成为一个“宜居宜业”的多功能城市综合体。

 高端的定位

青岛蓝色生物医药产业园的定位是发展成为国内生物科技园区中的佼佼者，并且跨入世界顶级的生物科技专业园区的行列。园区重点发展现代生物技术和新医药产业，发展方向包括海洋生物医药、国家基本药物、蛋白质药物、基因重组药物、临床诊断试剂、现代生物制剂、生物能源、生物环保、小分子药物、高端生物实验设备及医疗设备，努力打造以生命科学为核心的生物医药科技产业集群。

 高品质的产业规划

园区内建有目前全国规模最大的生物医药专业孵化中心，中心内建有符合GMP标准的中试工艺研究平台，达到GLP规范的标准实验室以及配备生物医药专业设备的开放实验室，主要用于满足孵化生物医药创业企业、生物医药企业的研发中心，生物医药中介机构的等企业的入驻需求。

在主产业园内，根据生物医药产业结构和生物医药产品研发及生产的客观需

求为生物医药产业链中的各类企业预留了重组的发展空间。园区的企业规划结合行业规划和产品规划，重点引入生物医药龙头企业、以应用研究为主的大型企业、有技术特色的中小型技术服务企业、持有原研产品且成熟度较高的初创企业或中小型企业。建成后的园区将是一个“产业配套齐全、技术支撑有利、产业特点突出、发展后劲十足”的高新技术产业区。

产业配套服务包括：试验动物中心、物流中心（包括保税库）、数据中心、生物样本保存中心（Bio-Bank）、技术转移及成果交易中心、投融资平台及产业

基金等。

 科技生态新城

根据“宜居宜业，和谐发展”地建设科技生态新城的建设规划理念，我们建

设的配套生活区兼具城市商业和社区服务的功能，突出体现了“绿色、创新、共

融”的特点，为园区从业者提供舒缓、宁静、方便、浪漫的滨海居住生活环境。

发展动力十足

将园区发展成为国内顶尖，世界一流的生物科技专业园区一直是我们努力的方向，也是我们的园区规划、园区招商以及园区服务的标尺。青岛各级政府在政策扶持、科研资源、投融资服务、人才力量等方面的优势也为我们的发展提供了强有力的支撑。

 强有力的政策扶持

青岛市政府以及高新区政府出台了一系列的产业促进政策，包括人才政策、中小企业扶持政策、高新科技企业扶持政策、税收减免以及各种补贴政策等。目的就是为将来进驻青岛高新区的企业提供一个良好的政策环境，通过政府对企业的扶持加快企业自身的发展，进而推动青岛市地区生物科技产业的发展。

 优良的投资环境

青岛是闻名中外的旅游胜地，是中国重要的经济中心城市、沿海开放城市、计划单列城市和副省级城市，是29届奥帆赛举办城市。被联合国评为“中国十大最具发展前途的城市” 和“中国十佳人居城市”之一，被世界银行评为中国投资环境“金牌城市”，连续三年被美国《财富》杂志评为“中国最佳商务城市”，是中国十大最具经济活力城市。

202_年9月举办的第十四届中国国际投资贸易洽谈会上，青岛国家高新区

获得了“中国最具潜力经济园区”称号，与美国硅谷，北卡罗莱纳州，英国伦敦，新加坡和日本等五家投资平台签订了合作协议书。为青岛高新区下一步与国际投资机构共建投资平台，扩大对外招商引资打下了良好基础。从美国生物医药产业发展的经验来看，最后产业聚集的区域会向投资环境优良、科研人才力量雄厚的地区发展，青岛高新区在投融资平台的搭建工作上已经取得了重大的突破，也得到了国内外投融资平台的青睐。

 强大的科研力量后盾

中科院海洋所、国家海洋局第一研究所、黄海所、中科院生物能源与过程研究所、农业部动物检疫所、山东大学青岛校区（202_年开始招生）、中国海洋大学、青岛大学等科研院所集聚在青岛，为青岛医药产业的发展提供了厚实的人才基础。青岛是国家海洋（含海洋生物科技）基地，全国海洋科技与开发、高等人才培养基地，为生物科技园的技术、人才源头建设提供坚实基础。此外青岛作为国家级的疗养、康复基地，为生物医药产品、临床试验提供基础。优越的人居环境同样有利于吸引高级人力居住和创业。

 丰富的人力资源

生物医药产业是一个建立在学术研究上的产业，是一个以学术研究为起点的高科技产业。人才资源的丰富与否很大程度上决定了地区生物医药产业的发展前景。而保证生物医药产业集群顺利发展的关键，是研究机构在新发现领域迅速批量生产博士和博士后的能力。因此，生物医药公司选址的第一考虑因素就是人才池的大小。

青岛蓝色生物医药产业园的产业发展定位是以生物技术与生物医药为基础，以海洋生物科技为特色。青岛自建国以来就是国家海洋生物科技的龙头城市，聚集了全国三分之一的海洋研究机构，以及40%的海洋科技人才。中科院海洋所、国家海洋局一所、中国水产研究所一所、中国海洋大学、青岛大学等当地的科研院所以及大专院校每年都会培养出大量的海洋生物科技人才。随着中科院青岛生物能源与过程研究所的建立，青岛在整个生物科技人才得到了更大的完善。

丰富的人才资源为青岛市生物科技产业的发展奠定了良好的基础，也为青岛蓝色生物医药产业园的发展提供了稳定的人才保障。

立足国内面向世界

青岛蓝色生物医药产业园的产业定位是发展生物技术与医药产业，其发展目标是成为国内外生物科技和蓝色经济的领先者。生物医药是一个涵盖众多行业领域的产业集群，作为一个发展空间有限的产业园区，不可能包罗万象，而要“有所为，有所不为”。，园区的产业规划本着“占据高端、把握关键、突出重点、兼容并蓄”的原则，结合园生物医药产业链的特点知道园区的发展方向。

占据高端：充分运用以基因组学技术、蛋白质组学技术、生物信息学技术为标志的现代生物技术发展生物制药。充分发挥青岛地区在电子、信息技术等领域的技术优势，发展集成现代电子、光学、高能物理、计算机技术的高端医疗设备。

把握关键：我国生物技术领域在基础研究方面与发达国家的差距并不大，但在产业化程度及产业发展速度方面则显现了较大差距，缺乏对关键技术（特别是过程化技术）的掌握是形成巨大差距的原因之一。因此，引进和培育产业发展关键技术将是青岛蓝色生物医药产业园的重点工作之一。园区将通过消化、吸收、再创新和积极引进等多种渠道，建设园区内生物医药行业的关键技术平台并服务于企业。其中，大规模哺乳动物细胞培养技术、稳定、高表达细胞株筛选和细胞建系技术、大规模蛋白质纯化工艺、各种生物大分子分离、提取技术、先进的制剂技术等将是园区建设的重点。

突出重点：园区将根据当前生物医药领域研究发展趋势和国家在生命科学领域的发展重点，重点发展原创、一类新药、先进剂型、新型诊断试剂、高端医疗影像设备、高端实验仪器。

兼容并蓄：为能在短期内迅速形成产业集群，对于市场容量大的仿制药、诊断试剂、科研试剂、耗材、小型设备制造、普及型医疗设备等，园区内也预留了一定的发展空间。

从园区发展的速度及持续能力的角度看，企业的聚集效应是一个关键因素，因此，在园区建设之初，对拟入驻园区的企业有一个初步规划。根据当前在全球一体化背景下医药创新全球化合作程度非常高的新趋势，园区的企业规划结合行业规划和产品规划，重点引入

1.生物医药龙头企业（跨国制药公司）：此类企业的入园，将迅速在其周围聚集一些“卫星企业”，有助于园区快速形成产业集群。

2.以应用研究为主的大型、知名科研机构：此类机构入园，对于引入生物医药产业的龙头企业有吸引作用。

3.有技术特色的中小型技术服务企业：满足制药界“巨人企业”对技术服务的需求。

4.持有原研产品且成熟度较高的初创企业或中小型企业，为“重磅产品”

在园区落地打下基础。

青岛蓝色生物医药产业园发展方向是要成为一个国际化科技生态园区，并深度融入青岛市“环湾发展”的城市战略。经过未来几年的发展，青岛蓝色生物医药产业园将成为具有海洋生物特色的国际一流生物医药科技新城，成为胶州湾半岛的一颗璀璨明珠。

第五篇：关于生物论文

关于生物论文

环境生物修复技术的研究进展

关于中国生物产业技术创新战略的几点思考

中国生物技术产业发展现状、问题及对策

现代生物技术领域的法制建设

膜生物反应器在中水回用工程中的技术经济研究

基于静电纺丝技术组织工程支架的生物相容性研究

生物工程技术在我国水资源保护中的应用

国际上临床实验研究中的生物技术药品

现代生物技术动态投资决策研究

原子力显微镜和光镊技术对红细胞生物物理特性的研究

农业与生物产业技术融合发展的实证研究——基于上市公司的授予专利分析 生物技术对人类安全与伦理的影响分析

现代生物制

关于中国生物产业技术创新战略的几点思考

中国生物技术产业发展现状、问题及对策

现代生物技术领域的法制建设

膜生物反应器在中水回用工程中的技术经济研究

基于静电纺丝技术组织工程支架的生物相容性研究

生物工程技术在我国水资源保护中的应用

国际上临床实验研究中的生物技术药品

现代生物技术动态投资决策研究

原子力显微镜和光镊技术对红细胞生物物理特性的研究

农业与生物产业技术融合发展的实证研究——基于上市公司的授予专利分析 生物技术对人类安全与伦理的影响分析

现代生物制药技术的发展现状及未来趋势

中国生物技术产业发展现状、问题及对策

现代生物技术领域的法制建设

膜生物反应器在中水回用工程中的技术经济研究

基于静电纺丝技术组织工程支架的生物相容性研究

生物工程技术在我国水资源保护中的应用

国际上临床实验研究中的生物技术药品

现代生物技术动态投资决策研究

原子力显微镜和光镊技术对红细胞生物物理特性的研究

农业与生物产业技术融合发展的实证研究——基于上市公司的授予专利分析 生物技术对人类安全与伦理的影响分析

现代生物制药技术的发展现状及未来趋势

纳米技术在生物传感器及检测中的应用

美国