時間：2023-03-29 09:20:30
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇生物工程論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
“卓越工程師培養(yǎng)計劃”是適應我國工業(yè)化發(fā)展進程，培養(yǎng)和造就一大批創(chuàng)新能力強、適應我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要的工程技術人才的重要舉措，是增強我國核心競爭力、建設創(chuàng)新型國家、走新型工業(yè)化道路的必然選擇[2]。實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，將進一步豐富我校的產(chǎn)學合作教育模式內(nèi)涵，提升它的品牌效應。實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”也將使我校的辦學特色更為鮮明，兩者是相互促進的。我們將緊緊抓住這次機遇，按照“卓越工程師”的要求，整體設計人才培養(yǎng)方案，科學制定培養(yǎng)“卓越工程師”的通用標準和行業(yè)標準，深入研究理論與實踐課程教學大綱，強化校企實習實訓基地建設，強化“雙師型”師資隊伍建設，建立相應的配套政策和建立質(zhì)量保障體系，以最大的工作熱情確保“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”在我校實施成功。為此，我院按照學校要求積極組織實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的設計方案。為積極貫徹落實學校在人才培養(yǎng)和學科建設上“頂天立地”的戰(zhàn)略目標，學院經(jīng)過幾年的不懈努力與探索，在人才培養(yǎng)模式、效果上大力進行創(chuàng)新。以培養(yǎng)高素質(zhì)應用型創(chuàng)新人才為指導目標，產(chǎn)學研結(jié)合，走出了我院依托科研發(fā)展，教學科研良性互動，提升教育教學質(zhì)量的新路子，在取得了顯著的建設成就同時為實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”奠定了堅實基礎。
二、改革具體措施
1.堅持以教學為中心，科研促進教學。科研是大學活力的源泉，以科研促進教學是提高大學教學質(zhì)量的重要途徑[3]?？茖W研究不僅可以增強教學的深度、拓展教學的廣度，而且可以更新教師知識結(jié)構(gòu)、完善教師的知識體系，提高教學效果。高校教師既要從事教學，又要進行科研，要將二者有機結(jié)合，以科研促進教學。我院提出了以行業(yè)產(chǎn)業(yè)為導向的生物工程卓越工程師培養(yǎng)模式。在培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才的辦學定位基礎上，以教學為中心，根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展需求和自身條件、發(fā)展?jié)摿?，繼承辦學傳統(tǒng)，不斷深化人才培養(yǎng)模式改革，明確了“堅持立足地方、依托地方、服務地方的辦學方針，依托四川及成都市現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)，堅持以生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求為導向”的辦學理念。我院堅持以現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才需求為導向，構(gòu)建了以產(chǎn)學研戰(zhàn)略聯(lián)盟為平臺，學科鏈、專業(yè)鏈對接產(chǎn)業(yè)鏈的辦學模式。已在全院范圍內(nèi)努力營造了“產(chǎn)學合作、工學交替”的良好氛圍。使“以教學為中心，科研促進教學”成為學院的共識和自覺行為。
2.強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。我們將具備一定專業(yè)知識并能運用所學知識完成工程項目的能力稱為工程能力。就目前社會所需來看，我們的學生在這方面還存在著巨大的不足。因此，強化培養(yǎng)學生的工程能力有助于他們今后在走入工作崗位時更好地解決實際困難。例如，在實踐環(huán)節(jié)方面，圍繞學生的工程實踐能力的提高，盡力運用校內(nèi)外資源，為學生設置工程實踐與鍛煉環(huán)節(jié)。通過生產(chǎn)實習，幫助學生建立專業(yè)與工程的概念。大力培養(yǎng)學生的動手能力，尤其重視對學生實驗技能的培養(yǎng)，越是基礎的實驗要求越嚴格越規(guī)范，做到讓每一位學生都能帶著嚴謹?shù)膽B(tài)度操作每一個實驗項目。強化創(chuàng)新能力是人才培養(yǎng)中的一個重要內(nèi)容，是科技活動的靈魂。在科技活動中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力至關重要[4]。鼓勵教師在教學方法上做出一定的創(chuàng)新，通過與學生之間的互動，將創(chuàng)新思想引入課堂，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，從而啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維，最終樹立起自己的創(chuàng)新觀點。運用創(chuàng)新的教學模式，例如通過多媒體形式將世界最新科技引入課堂，組織一場針對最新科技的討論，讓學生像參與者一樣體會整個項目的策劃實施。
3.通過激發(fā)興趣，培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)和社會責任感。興趣是學習最好的老師，一旦我們對某種事物產(chǎn)生了興趣我們就會全身心投入進去，不斷探索，不斷求知。因此興趣的培養(yǎng)是“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”中的一項重要內(nèi)容。為充分培養(yǎng)學生的興趣，首先我們要先啟發(fā)他們對事物的興趣，老師可以通過在課堂教學時不斷跟同學互動，增進學生對新知識的渴望，把他們引進門后鼓勵他們參加各類科研知識講座、參加科創(chuàng)活動，并在其中不斷指導等。設置個性化實驗室、簡歷實驗室開放中和實驗室競賽等，著力培養(yǎng)濃厚的學習與研究興趣，并促使學生進行“興趣———行動”的轉(zhuǎn)變[5]。
除了授課過程中“與時倶進”地講授最新的研究進展和科技前沿知識外，我們在教學實踐中根據(jù)本課程的教學內(nèi)容和教學特點，設置或鼓勵學生自己尋找與教學目標和教學要求相適應的、注重理論研究和解釋實際的課程論文題目，引導學生嘗試探索某個知識點的歷史起因、研究現(xiàn)狀和前景展望，激發(fā)其學習興趣和求知欲望，取得了較好的教學效果。
一、設置課程論文及答辯的重要性
通過調(diào)查，選擇生物工程基礎課程的學生來自各個專業(yè)，知識面背景不同，有不少學生從未接觸過相關領域的課程，許多是懷著好奇心理來上這門課的，還有的學生只是單純地來混混學分，被動來聽課的。在這種情況下，教師必須要抓住學生的學習興趣和求知欲望，否則課堂氣氛不好，學習風氣不理想，會導致教學效果不佳。因此，必需摒棄傳統(tǒng)的教師講、學生聽的缺乏互動的教學模式，因為這種模式無助于學生獨立思考和動手的素質(zhì)及其能力的形成。
設置課程論文及答辯進行教學或者考核，能夠成為培養(yǎng)學生獨立思考判斷能力跨出的第一步，也是重要的一步。重要的是培養(yǎng)學生思考和判斷的能力，所以考核學生的成績主要看學生是否能獨立查閱文獻、認真思考，并且言之成理地寫出來，結(jié)論即使稍有偏頗也是允許的。同時，學生只有具備獨立的思考判斷能力和獲取知識的能力，才能在終身教育過程中面對日新月異的世界，不斷實現(xiàn)知識的更新，實現(xiàn)從學會知識到學會學習的飛躍。
二、課程論文及答辯的實施方式
(一)課程論文選題
選題是開展研究的第一步，直接決定著課程論文的質(zhì)量和結(jié)果。因此，我們在教學過程中，注意理論聯(lián)系實際，有意識地介紹本課程相關研究領域的熱點問題和前沿研究動態(tài)，啟發(fā)學生對問題的思考，培養(yǎng)研究性學習方法。學生根據(jù)自己的思考和興趣，將自己的選題范圍報上來，經(jīng)過篩選和課堂討論，確定最終的課程論文選題和目標。通過這種方式，學生會感到自己受到了重視，并且會將課堂所學理論知識和自己的生活實踐與思考心得結(jié)合起來，滿懷信心和熱情地投入到選題后的研究中去。
(二)查閱文獻
教師要讓學生明白“不查文獻不做學問”的重要性，要求學生廣泛地閱讀相關書目查找各種資料，并進行仔細地分析、辨別，使知識和能力趨向統(tǒng)一。要把某個問題講清楚，學生必須綜合運用該課程或其他課程所學過的基本理論和基礎知識。學生須熟練掌握利用圖書館、網(wǎng)絡資源查閱國內(nèi)外某個研究問題的過去、現(xiàn)在和將來的本領，貼”。只有充分地了解了前人的工作，才能胸有成竹地撰寫自己的課程論文。
(三)課程論文撰寫
因為許多大學生沒有撰寫課程論文的經(jīng)驗。我們在教學過程中會拿出幾篇撰寫規(guī)范的論文給學生講評，告之如何將所見所想用科技論文語言來表述，如何安排符合邏輯思維的論文結(jié)構(gòu)和層次，甚至逐詞逐句地幫學生確定題目、摘要、關鍵詞、段落層次和結(jié)論的書寫，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)难芯勘磉_思維，鍛煉初步的論文撰寫能力。另外，教師也會將那些不規(guī)范的論文展示給學生看，結(jié)合歷史上因為論文不規(guī)范而科研失敗的實例，讓學生懂得細節(jié)的重要性，寫出比較規(guī)范的課程論文來。
(四）論文評價和交流
學生要想寫好自己的論文，必須經(jīng)過課堂的討論和交流，對比差距，查找缺漏，更好地完善自己的課程論文。任課教師一定要注意導向，這對保護學生的學習熱情和端正態(tài)度很重要，因此就不應該輕易地否定某一個同學的研究工作。如果他確有缺點和不足，教師要提出改進的措施和方式，讓學生意識到錯誤的所在，對進一步的修改進有清晰的認識。同時，教師還應積極引導學生自己評自己，通過傳閱其他同學的論文，客觀評價自己，交流心得，做到知己知彼，不斷提高自己。
(五)課程論文答辯
論文答辯是課程論文的重要一環(huán)。良好的語言表達能力和溝通能力會讓學生將自己的課程論文成績展現(xiàn)給大家看。這要求學生精心準備材料、課件和圖片，努力在限定時間內(nèi)將自己復雜枯燥的研究用簡單熱情的語言表達出來，富有感染力地激發(fā)聽眾興趣。答辯過程中，更考查學生對知識的掌握能力和認知深度，鼓勵其他學生都來當答辯委員會成員，只要與課程論文有關的問題都可以提出來，以此活躍課堂氣氛，深化理論學習。教師的點評很重要，應從論文的選題質(zhì)量、論文的理論性與科學性、論文的寫作水平、論文答辯表現(xiàn)4個方面進行評價，做到公正和公平，又不失趣味性。
三、設置課程論文及答辯的教學效果
(一)調(diào)動了學生學習積極性
這一點最值得一提。學生充分發(fā)揮了自己的學習熱情后，在選題過程中，許多學生就會將目光投向當前研究比較熱點的胚胎干細胞、轉(zhuǎn)基因食品、克隆技術、發(fā)酵產(chǎn)業(yè)等。特別是2007年11月最新的諾貝爾生理或醫(yī)學獎揭曉后，學生對獲獎領域的“胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組”內(nèi)容產(chǎn)生了濃厚興趣，我們在教學過程中，抓住這一點，對細胞工程和胚胎干細胞工程理論進行了詳細地講述，引導學生主動查閱和搜集相關文獻資料，了解這一生物工程的前沿進展。在確定選題時，就有學生將重點放在了胚胎干細胞的倫理道德方面，建議開發(fā)其他組織代替胚胎開展干細胞研究。而在2007年11月20日日本和美國有兩個研究小組成功地將人皮膚誘導為類干細胞后，有學生喜出望外地打電話告訴我，仿佛這一研究成果是他做出來一樣，由此可見學生的積極性有多高。
(二）啟發(fā)了學生和教師今后的研究
教學相長，這一點在通過課程論文及答辯的教學嘗試中得到了體現(xiàn)。很多時候，任課教師由于長年的教學或科研，思路比較受局限。在做課程論文及答辯的進程中，教師因和學生一起探索了某個科研進展，從而激發(fā)了許多新的研究思路，為課程教學注入了新鮮的活力。比如，從細胞融合技術上，有學生結(jié)合自己玩網(wǎng)絡游戲的經(jīng)歷，提出了“人獸雜交”的選題，并通過深入調(diào)研，總結(jié)了人獸雜交的歷史背景、研究意義和進展，既很吸引眼球，也對這一領域的發(fā)展趨勢和監(jiān)管方面提出了許多獨到的見解，值得教師和其他學生深入思考和研究。
(三)提高學生的綜合素質(zhì)
撰寫課程論文是提高學生綜合素質(zhì)的有效途徑。課題選擇過程中，學生廣泛閱讀，能増強其發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力；搜集信息、資料利用的過程，能提高其掌握文獻檢索的能力、計算機應用能力、社會交往的能力；解釋資料的過程能鍛煉學生的理論聯(lián)系實際、綜合分析、抽象概括的能力；撰寫論文和論文交流答辯的過程能提高學生的寫作能力、語言表達能力、歸納總結(jié)能力。學生參加了答辯后，認為自己敢于在大家面前表達自己的觀點了，這對于其將來提高演講能力、普及科學知識、參加畢業(yè)答辯都有良好的助益。
在生產(chǎn)流程中,為了減少污染物排放、甚至零排放,可以利用生物工程技術,研制具有特別功能的“工程菌”或“工程細胞株”,例如,在農(nóng)業(yè)領域使用生物農(nóng)藥無毒、安全、無污染等;利用生物質(zhì)能源能極大降低污染物排放;高催化效率“工程菌”加快化學反應,使生產(chǎn)過程能源、原料的消耗降低;綜上所述,生物工程技術對于生態(tài)環(huán)境保護意義重大。
2生物工程在環(huán)境監(jiān)測的應用
環(huán)境保護工作中的一個重要環(huán)節(jié)就是監(jiān)測環(huán)境污染,應用化學儀器分析以及生物監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的重要方法?？梢岳没蚬こ碳夹g改造過的微生物、指示生物、生物芯片技術、生物傳感器技術、分子生物學等技術監(jiān)測環(huán)境污染。近年來,環(huán)境監(jiān)測也可以通過研究較多的有聚合酶式反應技術(PCR技術)、酶聯(lián)免疫吸附技術(ELISA)、核酸探針、生物傳感器、生物熒光方法等生物高新技術。土壤、沉積物、水樣等環(huán)境標本的細胞檢測可以通過PCR技術完成。水體中的BOD、酚、NO3、有機磷,以及大氣中的CO2、SO2、NOx的含量及濃度分析都可以用生物傳感技術測定。今后,由于其快速、靈敏、特異性強的特性,生物工程技術將在環(huán)境監(jiān)測中廣泛應用。
3生物工程在廢水處理中的應用
需要一個由多種方法組成的多層次處理系統(tǒng)將廢水中所含的多種污染物質(zhì)處理。預處理多為物理方法,化學方法容易產(chǎn)生二次污染;利用生物的新陳代謝作用,對廢水中的污染物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定,將廢水中污染物轉(zhuǎn)化為無毒、無害、穩(wěn)定的物質(zhì),這種方法就是利用生物工程措施在廢水凈化中的應用。固定化微生物技術。利用基因工程技術將一些具有特異性的優(yōu)勢菌種不斷得到改造或創(chuàng)造,將這些具有脫色菌、脫氮、脫磷等高效專性菌進行固定化后,菌體密度提高,這種技術應用于廢水處理,有利于提高生物反應器內(nèi)微生物(尤其是特殊功能的微生物)的濃度,有利于微生物抵抗不利環(huán)境的影響,有利于反應后的固液分離,縮短處理所需的時間。生物反應器技術。在活性污泥中加入固定載和流動載體,以及好氧和厭氧固定膜的反應器,極大的增加了反應體系中的生物量和生物類群,運用發(fā)酵工程原理,使得微生物降解污染物的生物活性得到最大化的發(fā)揮。此法處理效率高、出水水質(zhì)好;設備緊湊、占地面積小;易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單。生物強化處理技術。通過向傳統(tǒng)的生物處理系統(tǒng)中引入具有特定功能的微生物,提高有效微生物的濃度,增強對難降解有機物的降解能力,提高其降解速率,并改善原有生物處理體系對難降解有機物的去除效能。在水污染治理中的應用主要有:治理高濃度有機廢水;有毒、有害難降解污染物的治理;脫氮除磷等。
4應用生物工程技術處理固體廢棄
物固體垃圾處理通過物理的手段(如粉碎、壓縮、干燥、蒸發(fā)、焚燒等)或生物化學作用(如氧化、消化分解、吸收等)用以縮小其體積、加速其自然凈化的過程。焚燒、填埋等常規(guī)處理方式不能從根本上解決污染問題,污泥直接焚燒的熱值過低,還要治理有害氣體、粉塵污染,污泥焚燒的一次性投資和運行成本過高,采用現(xiàn)代生物技術處理這些有機物,把有機廢棄物發(fā)酵成為有機肥或營養(yǎng)土去肥沃土地,再把植物變成食物,這是適應大自然自身規(guī)律的一種處理和循環(huán)利用方式。生物工程技術在消除白色污染方面意義重大,主要表現(xiàn)為:(1)通過基因工程技術可篩選優(yōu)勢微生物、構(gòu)建高效降解菌,并通過發(fā)酵工程技術大量培養(yǎng),可使白色污染物得到降解。(2)利用基因工程技術將能編碼降解蛋白的基因?qū)肽骋煌寥牢⑸镏?使他們共同發(fā)揮各自的功能和作用,迅速將塑料等白色污染物降解。
5應用生物工程治理大氣污染廢氣
的生物處理和空氣凈化是一種利用微生物吸附分解有機物能力和降解惡臭物質(zhì)與有機廢物的方法,主要方法有生物洗滌、生物過濾、生物吸附法等。這些方法具有成本低、效率高、安全性好和無二次污染等優(yōu)點。
6應用生物工程治理土壤污染土壤污染
1組織工程修復骨缺損進展
骨組織工程可追溯到urist［10］1965年報道的用DBM(骨形態(tài)發(fā)生蛋白)誘導間充質(zhì)細胞形成進而分化為成骨細胞。直到1987年在美國紐約的學術會議上才正式提出組織工程學定義，其目的和意義是在細胞水平和分子水平構(gòu)建具有生命力的細胞生物材料復合體，從形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上對缺損或功能障礙的組織、器官進行永久性地置換及替代，實現(xiàn)組織器官的形成及再生。組織工程學的不斷創(chuàng)新使骨缺損的研究有了突破，使得骨移植后有骨生成、骨誘導、骨重建、骨修復作用。目前，骨組織工程學有不同的復合形式，生物材料復合成骨細胞和生長因子則是近年來的研究熱點。近年來骨組織工程所用的生物材料也是多種多樣，各具特點，與骨組織工程、基因工程聯(lián)合應用研究越來越多，可以做到互補。如陶瓷材料的生物力學性能和骨誘導不足可以被轉(zhuǎn)基因處理的細胞分泌生長因子所彌補，生物材料可增加骨傳導和穩(wěn)固性，提供適宜的環(huán)境促進細胞增殖與分化［11］。Dupont等［12］用合成支架涂層聯(lián)合腺病毒承載的BMP-2用于修復骨缺損，結(jié)果顯示復合生物材料脫細胞移植有良好的骨誘導能力。生物陶瓷獨特的多孔結(jié)構(gòu)模擬骨松質(zhì)可以加速缺損部位的血管化有利于運輸營養(yǎng)，加上生物材料本身不同程度的可溶性和降解性，可有不同時間段的吸收后骨重建。目前，研究最多的陶瓷材料是多孔性的羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，它同生物玻璃都屬于活性生物陶瓷。由于HA的強度并不高，多用于強度較低的骨缺損修復，如頜面部外傷缺損。珊瑚是HA的代表，近年來僅作為填充物應用于臨床，而忽視了其可作為生物工程支架和載體的作用［13］。另外一種廣泛應用的是β-磷酸三鈣(β-TCP)，其最大的優(yōu)勢是植入機體后生物相容性好，所以也稱為生物吸收性材料，局部反應和全身毒性反應都比較少見，降解的速度也較HA較快(主要與TPC的表面結(jié)構(gòu)，晶體類型與比例，孔隙率和臨床科研的動物有關)?？紫堵适?5%的TPC是最好的骨替代材料，但同樣是因為強度不夠，而只能用于不負重骨部位［14］。磷酸鈣陶瓷在體內(nèi)的代謝途徑目前認為是粒子而不是離子，所以長時間聚集可能會造成淋巴結(jié)增生。磷酸鈣骨水泥可用作復合材料成分之一，承擔組織工程中載體作用，顯示出在細胞保護、增殖、堿性磷酸酶與骨膠原生成等方面的良好效果［15］。通過向磷酸鈣陶瓷中添加相應增強韌性的材料而形成的TPC復合材料已經(jīng)成為研究熱點之一，伴隨著納米技術的引入，該種材料的學術研究和市場都會有廣闊的前景。復合生物材料用于骨組織工程也能表現(xiàn)一定的作用。高分子聚合物可賦予骨基質(zhì)各種理化和力學特性，可分為天然聚合物如纖維蛋白、甲殼素及其衍生物和合成聚合物如乳酸(PLA)、聚羥基乙酸(PGA)。骨膠原(Collagen)是骨細胞外基質(zhì)成分，可以促進鈣沉積，血管內(nèi)向性生長及生長因子錨定，促進骨愈合，是良好的細胞、藥物、基因、蛋白支架，也常作為黏合劑與具備骨傳導能力的載體，如羥基磷灰石或磷酸三鈣等合用發(fā)揮各組分的優(yōu)勢。王浩等［16］將鼠間充質(zhì)干細胞種植在骨膠原-羥基磷灰石-硫酸軟骨素復合材料上，并在體外培養(yǎng)增殖，再將該復合物植入大鼠肌肉內(nèi)。結(jié)果顯示該復合材料的三維微孔結(jié)構(gòu)可促進細胞向內(nèi)生長，其在大鼠肌肉內(nèi)逐步降解的同時伴有新骨形成，提示該復合物在細胞附著與誘導分化上有著良好表現(xiàn)。目前用于骨組織工程的目的細胞有:成骨細胞(胚胎骨或新生骨、骨膜)、軟骨細胞、骨髓基質(zhì)干細胞(bonemarrowstemcells，BMSC)、人臍帶間質(zhì)干細胞(HUCMSCs)、脂肪干細胞(adiposederivedstemcells，ADSCs)、胚胎干細胞(embryonicstemcells，ESCs)、轉(zhuǎn)基因細胞等，大多是自體細胞，它們能大量分泌生長因子且有多分化潛能，如將BMP基因轉(zhuǎn)染軟骨細胞后可促進Ⅱ型膠原、軟骨寡聚蛋白等的分泌［17］。BMSC存在成體骨髓內(nèi)，在一定的條件下可向骨、軟骨、脂肪三系分化，培養(yǎng)擴增幾億倍仍可保存其分化潛能，也能長期穩(wěn)定的表達外源性生長因子基因。Corn等［18］人用熒光成像的方法證實了間充質(zhì)干細胞在移植后的修復作用。HUCMSCs的選擇主要集中在足月新生兒，它的特異性抗原標記仍不明確，所以移植后的效果評價還停留在流式細胞術階段。ESCs在表現(xiàn)其強大優(yōu)勢時也暴露其負面的遺傳性，如攜帶致瘤基因，所以在未找到消除消極因素前可能會限制該細胞在臨床上的應用。ADSCs體外培養(yǎng)易成活，免疫特性低，還具有刺激組織細胞分泌血管生長因子作用而被廣泛認可，其發(fā)展也最有前景。成骨細胞因易老化等缺點而被淘汰。盡管倫理、干細胞界定、分離和增殖上仍有挑戰(zhàn)，但干細胞在組織再生方面的臨床價值值得探索。
2基因工程修復骨缺損進展
1973年開始，基因治療已經(jīng)不局限于遺傳病的治療，隨著對生長因子基因的不斷認識與克隆，人們想到將內(nèi)源性生長因子穩(wěn)定有效地表達在骨缺損部位用于骨愈合的治療，尤其是在缺乏血管和神經(jīng)的關節(jié)軟骨缺損修復過程中應用更為必要。Sheyn等［19］將基因修飾的干細胞用于椎體骨修復的模擬實驗結(jié)果顯示骨缺損得到良好修復，彌補了外科手術的不足。治療骨缺損基因工程所需要的目的基因主要是一些生長因子基因:骨形態(tài)生成蛋白(bonemorphogeneticprotein，BMP)、胰島素樣生長因子(IGF-1)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF-A、B、E促進血管以出芽的方式生成，VEGF-C、D則促進淋巴管生成)、甲狀旁腺素(PTH)等。目前，已經(jīng)認識到骨缺損愈合的過程中是多種生長因子共同參與、協(xié)同作用，共同促進愈合。已經(jīng)有實驗證明多生長因子基因聯(lián)合作用較單個基因在促進成骨時更有效［20-21］。研究最多的是BMP超家族的成員，它是骨修復生長的啟動基因，誘導成骨細胞生成，對未分化的骨髓干細胞有促進增殖和分化的作用，對成熟的細胞無作用。同時能促進骨折部位的穩(wěn)定［22］，即使在炎癥因子存在時也能顯著誘導骨基質(zhì)形成。BMP通過細胞膜上的Ⅰ型、Ⅱ型受體(都是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶超家族成員)，在細胞外聚集并通過Smad將信號轉(zhuǎn)入胞內(nèi)，引發(fā)骨生成［23］。例如，將外源性BMP2基因轉(zhuǎn)染從機體上分離出的靶細胞，進行體外培養(yǎng)，然后再轉(zhuǎn)移到缺損部位進行骨誘導修復即體外轉(zhuǎn)染途徑，或者基因表達載體直接注入機體靶細胞促進修復即體內(nèi)轉(zhuǎn)染途徑。轉(zhuǎn)染BMP2基因常選用的載體有病毒載體如腺病毒(a-denovirus，Ad)和非病毒載體如pcDNA3、pBK-B2、pEGFP等。YossiGafni等［24］利用腺病毒載體轉(zhuǎn)染大鼠的骨髓基質(zhì)細胞，利用骨缺損處成骨反應時產(chǎn)生的放射線觀察得到證實。Clements等［25］用載有堿性生長因子的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染BMSC結(jié)果證明了非病毒載體的可行性。相比較而言體內(nèi)轉(zhuǎn)染途徑在臨床上更容易實施，因體內(nèi)轉(zhuǎn)染途徑不僅能較好表達生長因子且能避免病毒傳播和免疫反應的副作用［26］。只是在臨床中會遇到這樣的問題:注射到局部的BMP會被滲出的體液沖散而引來吞噬細胞且靶細胞的選擇不容易控制，降低了生長因子的作用效率。目前采用超生介導的體內(nèi)轉(zhuǎn)染操作簡單可指導臨床應用，體外轉(zhuǎn)染也有其明顯優(yōu)勢，高效的細胞轉(zhuǎn)導，操作簡便，還可與骨組織工程結(jié)合來完成骨修復，將來源于自身組織的細胞復合組織工程載體，然后經(jīng)過細胞生物反應體系培育，再轉(zhuǎn)移到宿主能夠減少生長因子被蛋白酶水解提高移植質(zhì)量，如rhBMP-2聯(lián)合膠原蛋白海綿載體，但BMP-2用量會是生理需要的1000倍，帶來經(jīng)濟負擔和不良反應如水腫、異位成骨等。于是，有人選用與BMP-2生物活性相似的生物活性肽P24來代替rhBMP-2，實驗結(jié)果表明有明顯的成骨效應［27］。需要注意的是，不是越多的生長因子表達就越好，如VEGF過度表達會引發(fā)骨重建環(huán)境的不穩(wěn)定，增加骨降解［28］。載體承擔傳遞基因的作用，要根據(jù)骨缺損的大小、位置等來選擇合適的基因工程載體。病毒載體以腺病毒(Ad)應用最多，因為本身就具有致病性所以制備起來復雜，安全度低且有免疫反應(原因是病毒表面的抗原暴露在靶細胞的表面)，但轉(zhuǎn)染率高還能控制BMP的過量表達。有人用藥物來阻止免疫反應從而減輕病毒載體的免疫損害，結(jié)果顯示免疫抑制后靶細胞仍然可以表達目的基因進行骨誘導［29］。而非病毒載體雖然低毒、不會引發(fā)較強的免疫反應，也比較穩(wěn)定可重復多次使用，但轉(zhuǎn)染率相對較低。有文獻報道生長因子表達的時間和量都是影響基因治療的因素，所以新開發(fā)的慢病毒介導BMP2表達時間要長于Ad介導的表達時間［30］?；蜣D(zhuǎn)染的生化方法主要有磷酸鈣介導的轉(zhuǎn)染、二乙氨乙基聚糖介導的轉(zhuǎn)染(DEAE)及脂質(zhì)體介導的轉(zhuǎn)染等。其中，由脂質(zhì)雙分子層組成環(huán)狀封閉囊泡的脂質(zhì)體多用，它與DNA形成脂類復合物，通過入胞方式使基因轉(zhuǎn)入細胞。不同的脂質(zhì)體也有不同特點，Lipofecamine對于一些難轉(zhuǎn)染的細胞轉(zhuǎn)染效率高，但細胞毒性較大;Fugene6細胞毒性小，轉(zhuǎn)染效率高，操作簡單，已經(jīng)占了主導地位。當然，轉(zhuǎn)染也有物理方法，包括電穿孔法和顯微注射法，后者就是直接用微吸管吸取DNA液，在顯微鏡的幫助下，注射到目的細胞或者靶細胞的細胞核中，操作的技術要求較高。
3兩種方法的聯(lián)合應用
組織工程在骨缺損修復中雖然有前景，但目的細胞在體外培養(yǎng)時極易老化，從而喪失增殖和分化能力。所用目的細胞體外培養(yǎng)的需要量大，且必須加以誘導才能促使其向成骨細胞分化，而多次注射生長因子代價也會很高。基因工程雖然在骨誘導方面有很大的優(yōu)勢，但是體內(nèi)轉(zhuǎn)染途徑的靶細胞不好定位，體外轉(zhuǎn)染途徑若是不聯(lián)合骨組織工程，缺損部位的骨強度不夠會影響近期支撐功能。目前采用基因工程聯(lián)合骨組織工程可以有效防止細胞老化，并且能使細胞長期有效地表達生長因子，避免重復注射生長因子，而且基因工程所表達的是內(nèi)源性的生長因子，生物活性比外源性的更強，更有利于干細胞向成骨細胞的分化，加速新生骨的形成，另外組織工程也可彌補基因工程骨傳導不良的缺陷。大片移植骨時，即使是運用了各種有孔生物支架或是直接將內(nèi)皮細胞和骨髓干細胞放在試管內(nèi)培育，工程骨的血管生成與骨誘導同時有效仍然是個沒有攻克的難題，難免會顧此失彼。最近有報道將RunxⅡ基因轉(zhuǎn)染的脂肪干細胞聯(lián)合血管束一同移植到骨缺損部位結(jié)果顯示有良好的骨再生和血管形成能力［31］，所以雖然兩種工程看似是單獨個體，卻可以聯(lián)合起來引領骨缺損的治療方向。
4展望
突出學生學習能力、綜合實踐動手能力的評價，采用口試、答辯和解決實際問題等形式，考核評價學生的學習效果。鑒于實踐課程內(nèi)容的復雜性、實踐時間的長期性，專業(yè)將過程考核應用于成績考核當中，不再以最終的成績確定學生的實踐動手能力，而將同學的準備情況、實踐態(tài)度、思考過程及難易度、實驗結(jié)果等都納入到實踐教學考核體系當中。學生既是被考核對象，又是考核監(jiān)督對象，提高了學生的參與熱情。
2專業(yè)核心技能提升訓練體系
2.1專業(yè)基本技能培訓體系結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)方案，已制定實踐教學培訓計劃和專業(yè)技能基礎體系，以培養(yǎng)學生的專業(yè)基本技能。相關實踐教學課程包括：一是基礎技能：生物化學、分子生物學、微生物學、細胞生物學、基因工程、免疫學、化工原理等；二是生物工藝過程基本技能相關課程：工業(yè)發(fā)酵分析、淀粉分析與檢驗、變性淀粉、發(fā)酵工程、發(fā)酵設備等。
2.2科研訓練提升專業(yè)基本技能培訓體系塑造了學生最基本的專業(yè)技能，為提高專業(yè)技能，生物工程專業(yè)在實踐教學過程中制定了相應的“研究式”實踐教學模式，即將學生融入教師的相應課題研究中，利用課余時間，進行課題研究。
2.3社會實踐鍛造生物工業(yè)過程實習主要包括：酶工程實習、化工原理實習及生物工藝學實習。是生物工程專業(yè)實踐性教學中一個極其重要的環(huán)節(jié)。本實踐環(huán)節(jié)在前述實踐教學基礎上，通過構(gòu)建學生自主實習、校內(nèi)外雙導師制、廠校雙重考核等實踐教育模式，讓學生進入生物工程公司每一個操作工段。通過這一環(huán)節(jié)的實踐學習，讓學生更加深刻理解生物工程工藝流程，加深了對理論知識的理解與掌握，專業(yè)技能和素養(yǎng)在工業(yè)環(huán)境中得到進一步提升，同時提高了學生的工程意識和工程能力以及創(chuàng)新能力。
1.畢業(yè)論文學校政策的準備
學校層面對教學質(zhì)量的要求對畢業(yè)論文質(zhì)量起決定的作用。然而對教學質(zhì)量的要求并不是靠從教師層面抓課堂教學、抓考勤、抓完善文件等，而是要有科學完善的畢業(yè)政策。
1.1 嚴格大學學分管理制度
從部分學生視角來評論大學制度，大學制度還是挺嚴格的。查早操、查自習、查晚歸、查宿舍、不允許私自外出、不允許聚餐等等。管理制度嚴格了，但畢業(yè)生質(zhì)量下降了。什么原因呢？一方面是擴招后入學生源質(zhì)量降低了，另一方面是學校的管理不到位，管理嚴厲的不是地方。學生只要遵守學校的這些規(guī)章制度就可以順利畢業(yè)拿到大學文憑，至于真正掌握知識能力有沒有達到培養(yǎng)計劃的要求，那要因人而異。這種制度造成了學生在主觀上努力的缺失，在畢業(yè)論文上的反應和平時學習也是一樣的態(tài)度，并沒有認真重視。而這種制度反應在教師身上也是消極的。有些教師指導學生比較嚴格，對論文的要求也很高，但個別學生主觀上不努力，造成論文質(zhì)量不過關，最后還是由教師來修改論文，學生根本不在乎，因為他知道最后還是會順利畢業(yè)的。在這種寬松的畢業(yè)制度下，教學質(zhì)量怎么能提高。所以要提高畢業(yè)論文的質(zhì)量必須從源頭抓起，有效的嚴格大學管理制度，特別是畢業(yè)制度。真正意義的按學分和績點畢業(yè)，而不是考試前劃重點什么的，學生如果不認真學習考試不過關或畢業(yè)論文不合格，導致最后學分績點不夠就應該延遲畢業(yè)。如果學校在抓延遲畢業(yè)方面有所突破的話，管理方面很多方面的問題就會迎刃而解。大學應該是一個自由學習的國度，而這個自由一定要有一個框框。學校不能以招生為理由，放松對學生畢業(yè)的要求。
1.2 逐步完善畢業(yè)論文管理
論文制度應該是成熟的管理制度，如果要變動需要至少提前一個學期進行全校通知。創(chuàng)新是必須的，但不能為了創(chuàng)新而損失了效率。如果有新的論文管理制度應該先在某幾個二級學院試點，成功后再進行全校推廣。這樣就可以避免我校在之前出現(xiàn)的畢業(yè)論文過程管理中出現(xiàn)的尷尬。另外學校應該制定相關政策，將學生畢業(yè)論文進行分流，第7和第8學期都可以自由安排畢業(yè)論文。我校生物工程專業(yè)畢業(yè)論文和其他專業(yè)一樣，安排在第8學期進行。由于學院所有專業(yè)都在這學期進行論文，一方面實驗室準備不足，現(xiàn)在畢業(yè)論文要求100%實驗類型，這樣實驗室在第8學期超負荷運轉(zhuǎn)，容易出現(xiàn)安全等問題。另一方面，學生找工作、考研復試等也會耽誤很多時間，最終實驗倉促完成。如果在三年級下學期開始布置論文選題，大四全年可進行畢業(yè)論文，這樣老師學生可以靈活安排時間就能避免上述問題出現(xiàn)，給畢業(yè)論文充足的時間。
2.畢業(yè)論文指導教師的準備
為了顯示生物工程專業(yè)的特色，即工科特點。指導教師工科背景比例應該增加，對于生物工程專業(yè)來說，指導教師是提高專業(yè)論文質(zhì)量的關鍵。
2.1增加教師配備，利用特殊政策招聘工程類專業(yè)教師
學校一定要不斷增加師生比例，要不然提高教學質(zhì)量或者說提高人才培養(yǎng)質(zhì)量就是一句空話。學院每年都會招聘新的博士回來，但是工科背景的博士卻很難有合適的人選。并不是沒有合適人才，而是合適的人才對我校的招聘政策并不滿意。如果學校層面能夠放寬政策或者利用特殊優(yōu)惠政策相信一定會招到合適的工程背景的教師，這最終對生物工程專業(yè)論文質(zhì)量的提高是有幫助的。
2.2 加強現(xiàn)有教師的工程實踐設計能力
招聘人才需要有一個周期，而且有一定的機遇性。對在職教師的工程實踐能力的培訓也是一個重要的方法。學院要根據(jù)一些教師專業(yè)特點嘗試向工科進行轉(zhuǎn)變。通過對開設生物工程專業(yè)的學校進行調(diào)研，安排教師進行相關課程的跟班聽課學習。同時可以與外校生物工程專業(yè)教師聯(lián)合指導本科畢業(yè)論文設計，逐步提升本校生物工程專業(yè)教師的論文設計的指導能力。
2.3 增強教師校企合作
學校利用各方面資源來組織統(tǒng)籌校企合作單位，而并不是把這一任務交給教師個人。建立長期的校企合作，部分教師可以在企業(yè)中得到鍛煉，而進一步提高自己的工程設計實踐能力和科研思維。一部分企業(yè)可以接納生物工程專業(yè)學生進行畢業(yè)論文，實行校企雙導師，以減少學校工程設計指導教師不足的困難。
3.畢業(yè)論文學生的準備
學生是畢業(yè)論文完成的主體，而不是教師，這一點必須要明確。教師是指導作用，對實驗起統(tǒng)籌監(jiān)督等作用，最終論文數(shù)據(jù)的分析、資料上傳等都應該是學生的工作。
3.1 注重學生科研思維的培養(yǎng)
從新生入學開始專業(yè)課教師就要有意識的培養(yǎng)學生的科研思維，將自己的科研融入于課堂，激發(fā)學生的科研興趣和創(chuàng)新精神。以教學生學會學習，讓學生掌握自學本領為主要目標。到畢業(yè)論文階段，學生應該要有自主設計論文的能力，能夠?qū)δ硞€感興趣的課題，提出初步解決問題的實驗路線。一定要在畢業(yè)論文之前培養(yǎng)學生查文獻，論文設計等能力，為開展畢業(yè)論好智力準備。
3.2 加強學生實踐教學環(huán)節(jié)的鍛煉
實踐教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，拓寬學生知識面，激發(fā)學生學習積極性和主動性的最有效途徑。由于生物學科的特殊性，一些綜合類實驗的周期比較長，這樣每次3課時的實驗安排就可能不符合實驗的現(xiàn)狀，所以可以安排綜合實驗周，穿插幾門綜合實驗，讓學生在實驗中得到充分的鍛煉。例如菌種分離實訓就應該不同于微生物學實驗，需要鍛煉學生從實驗設計的角度來進行實踐。
3.3工程設計的訓練
為了體現(xiàn)生物工程工學特性，一定要有相當比例的論文設計，同時畢業(yè)設計類的增加也可以減少部分實驗室的負擔。應該對設計類課程如《機械制圖與CAD課程設計》、《發(fā)酵生產(chǎn)車間設計實訓》和《生物工程工廠設計概論》等課程的教學加以強化，以設計類工廠企業(yè)實習替代目前生物工程專業(yè)見習，這樣可以更為有效提高學生的工程設計能力。指導教師結(jié)合畢業(yè)設計或畢業(yè)論文題目布置工作，讓學生在實習過程中有目的地調(diào)研和收集有關資料，為之后的畢業(yè)設計或畢業(yè)論文工作做好準備。
對于不同的環(huán)境污染問題和不同的環(huán)境污染類型，有不同的處理方法，總的來說，可以分為化學法、物理法、生物法等三大類，在進行處理污染物時，可以單獨使用某種方法，也能幾種方法結(jié)合使用。由于化學法和物理法的投資比較大、成本比較高，并且存在二次污染的現(xiàn)象，因此，常使用生物法進行處理。生物法是指利用系統(tǒng)中的生物，尤其是微生物，來轉(zhuǎn)化、降解污染物，達到污染物處理的目的，生物法具有污染物處理速度快、效率高、消耗低、成本低、無二次污染等優(yōu)點，在環(huán)境處理中有十分廣泛的應用。
1.1城市垃圾生物處理技術
固體廢棄物的處理方法有很多種，例如堆肥、填埋、焚燒、發(fā)電等，垃圾堆肥是利用垃圾中原有的微生物進行自然發(fā)酵，這種方法的處理時間比較長，并且處理量比較?。焕盥裥枰ㄙM很長的時間，并且還會占用大量的土地，同時填埋的垃圾還有可能污染地下水源；而垃圾焚燒會產(chǎn)生大量的廢氣，引起二次污染，同時還有可能引起火災隱患；因此，較好的垃圾處理方法是垃圾發(fā)電。隨著科技的不斷發(fā)展，新的城市垃圾生物處理技術逐漸被研發(fā)出來，這只給技術是先經(jīng)過篩選，將可以回收的資源進行回收，然后加入具有特定功能的微生物進行厭氧發(fā)酵或者好氧發(fā)酵，并收集發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣。充分發(fā)酵后的垃圾能當做肥料，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，這種處理方法的處理量，能自動控制發(fā)酵過程，并且發(fā)酵形成的肥料質(zhì)量可以得到保證。
1.2污水生物處理技術
污水的處理方法也可以分為化學法、物理法、生物法三種，目前，在進行污水處理時，經(jīng)常會使用生物法或者生物法與其他方法相結(jié)合的形式進行污水處理。根據(jù)污水處理系統(tǒng)中微生物的狀況可以將生物法分成生物膜法、活性污泥法、懸浮細胞法等幾種情況，其中活性污泥法在城市污水處理中應用最廣泛；而生物膜法的效率是最好的，在一些特殊行業(yè)的廢水處理中比較常見。
2微生物對環(huán)境修復的作用
2.1生物修復
對于污染嚴重的環(huán)境，是不能利用垃圾處理或者廢水處理的方法進行修復的，近年來，環(huán)境治理的專業(yè)人士研究出一種能治理大面積環(huán)境污染的技術，也就是生物修復技術。生物修復技術也可以稱為生態(tài)恢復技術，這種技術是利用處理系統(tǒng)中的微生物的代謝活動，將污染現(xiàn)場的污染物濃度降低、轉(zhuǎn)化、降解，將這些污染物轉(zhuǎn)化為無害化物質(zhì)或者元素，生物修復技術可以分為環(huán)境條件修飾和講解污染物兩種情況，目前，生物修復技術主要用于農(nóng)田農(nóng)藥污染和石油污染中。
2.2生物殺蟲劑
在進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時，采用化學農(nóng)藥很容易形成污染物富集的現(xiàn)象，而采用生物農(nóng)藥則能有效地避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)。目前，生產(chǎn)運用最多的生物農(nóng)藥是由蘇云金芽孢桿菌生產(chǎn)的BT生物殺蟲劑，這種殺蟲劑中含有有毒蛋白質(zhì)，昆蟲吞食后會中毒死亡，同時這種殺蟲劑的主體是蘇云金芽孢桿菌，不會對環(huán)境產(chǎn)生危害。BT生物殺蟲劑是一種高效、安全的生物殺蟲劑，能有效地防治農(nóng)作物害蟲，同時還能殺滅蚊蟲，因此，在進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時，可以采用生物殺蟲劑，從而有效地緩解環(huán)境污染的現(xiàn)象，促進環(huán)境修復。
3總結(jié)
誰都知道要做一個有自信的人，現(xiàn)在談這個問題你們可能認為有點多余，但不得不說的是在你面對復雜的大型設備時，面對幾塊多層電路板一字排開時，你可能會退怯，可能會放棄維修的念頭，但是你應該堅信，無論多么復雜的設備，都有解決的辦法。特別是年輕工程師剛進醫(yī)院時信心很差，總覺得復雜的設備而且還是進口的，無法解決，萬一故障擴大怎么辦?于是請廠家工程師上門來修，長此以往，你就會變成一個只會聯(lián)系工程師的話務員，缺乏自己獨立的見解和思考。當然你也應該考慮到醫(yī)院的效益問題，只有實在無法自主維修請教廠家。我認為還是要保持一個自主維修的心態(tài)，這個心態(tài)的建立就需要———信心［3］。
2多涉獵不同類別的知識(技術專長、學歷)
現(xiàn)代醫(yī)療設備都是高科技產(chǎn)物，涉及多門專業(yè)，這就使得維修及管理工作越來越復雜，專業(yè)要求越來越高，而工程師不可能分工分的那么細，這就要求醫(yī)學工程人員需要不斷更新、拓展知識面，一專多能。我這里的“一專多能”并不是鼓勵“萬金油”，而是說鉆研一種設備的同時需要掌握不同學科的知識。2014年我們申請了一個市級的課題———急救車供氧系統(tǒng)的改造，由于申報材料不是很充分，課題沒有被成功立項。回顧整個準備過程，我覺得對我的整個團隊，特別是對年輕人的鍛煉意義還是挺大的。這個過程涉及到各方面的知識，不僅要學電子電路，還要學機械、電機拖動、液壓氣動，甚至還要求精通單片機以及編程方面的知識。我是這方面的外行，我的主要任務就是去管理好這個團隊讓他們各盡其責，但作為個人來說我認為獲得新知識是一件非常愉快的事情，我堅信開卷有益，所以我平時也看一下這方面的書籍，來充實自己?，F(xiàn)在的醫(yī)療設備更新速度之快，是我們始料不及的，作為年輕工程師更應該多看一些書，掌握新知識，特別是提高計算機和英語水平，這樣才能讓你在面對復雜的醫(yī)療設備時順利完成“人機對話”。
3案例討論(經(jīng)歷、工作成績)
關于這一點，我是從以前當醫(yī)生每周的病例討論教學中以及參考相關資料總結(jié)出來的。有關研究證明，臨床病例討論在教學中能夠激發(fā)學生的學習興趣，有利于增強學生掌握技能的能力，有利于學生的創(chuàng)新能力，有利于學生對實際問題的感知能力，在教學上能夠起到事半功倍的效果。鑒于此，在每周五下午，我們會組織醫(yī)學工程部的工程師開個簡短的例會，將這一周的維修工作情況做一個總結(jié)，也會討論各個工程師在這周中維修中所面的問題以及解決辦法，將自己的心得體會和經(jīng)驗與同事交流。我們醫(yī)院每個工程師是按照科室分片區(qū)的，他們平時所遇到的工作就各不相同，工程師就不能全局的掌握全醫(yī)院的醫(yī)療設備，沒有量的突破，局限性很明顯，所以開展這樣的例會，能夠讓大家多了解不同的故障，有助于維修經(jīng)驗的積累。
4總結(jié)
