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工業生物傳感器實現産業化應用

时间:2015-11-02 09:25:30  来源:大众日报  作者:王亚楠 

□記者 王亞楠 
  通訊員 任 豔 李 良 報道
  本報濟南訊 在近日舉辦的生物傳感器技術及産業發展論壇學術研討會上,記者獲悉,我省在工業生物傳感器領域取得了突破性研究成果,代表了該領域的國內領先水平;山東省科學院生物所的系列工業生物傳感器産品,成爲國內唯一的産業化應用。
  生物傳感器技術是一個非常活躍的工程技術研究領域,從20世紀80年代起,在生物醫學檢驗、疾病診斷與治療、食品分析、環境監測、工業過程檢測與控制、毒物檢測及戰爭生化預警等領域得到廣泛的應用,已成爲現代分析儀器的前沿科技領域和國際市場競爭的熱點。而工業生物傳感器,是指面向生物醫藥、食品、環境檢測等工業過程對生物、生化指標進行快速檢測的儀器設備。通過工業生物傳感器,准確感知、把握這些工業生産過程的關鍵參數,能夠實現生物工業的精確控制、精細生産、智能制造。
  “研究轰轰烈烈,但真正实现产业化应用的寥寥无几”。我国生物传感器创始人、原科技部基础司司长、现中科院生物物理所研究員张先恩说。
  近年來,我國生物工業規模已居世界首位,但生物傳感技術研究成果向産業轉化進程還比較緩慢,遠遠滯後于學術研究成果的形成。據統計,2010年全球生物傳感器市場銷售額突破了100億美元,預計2020年將達到225億美元。但我國目前生物傳感器産品的國際市場份額不超過10%。
  “乳酸是發酵過程的關鍵指標,它是細胞代謝的産物,以往傳統方法用電極只能測到原料溶液的數據,但利用工業生物傳感器,卻能夠測到細胞活動的層面,精確度大大提高。傳統檢測方法,測一個樣品就需要1個小時以上,時間長直接導致生産過程不能及時調整。現在只需要采集1毫升的樣品,20秒就能測出結果。因爲特異性好,准確度也大幅提升,誤差率從傳統方法的5%大幅降低到2%。”省科學院生物研究所所長、山東省生物傳感器重點實驗室主任史建國說。
  據史建國介紹,該所已先後研制出葡萄糖、還原糖、乳酸等多種生化分析傳感器,建立了生物傳感器在工業環境下運行的實驗方法、操作規程、配套試劑及培訓服務體系,産品占國內市場95%以上(其余5%爲進口産品),在我國食品發酵、生物醫藥等科研及産業領域實現了廣泛應用,突破了傳統生産過程只依賴于物理和化學傳感器的落後局面,打破了國外技術封鎖,爲我國生物工業的過程控制提供了先進的技術支撐。
  以氨基酸發酵産業爲例,全國年總産值超過400億元,借助工業生物傳感器優化生産過程,可提高生産效率10—15%,年增經濟效益達40億元以上。按照整個工業生物技術産業應用情況計算,年增經濟效益可達100億元以上。
  山東是生物工業大省,但距産業強省還有很大距離。
  史建國介紹說,目前他和團隊正根據生物工業生産需求,開發對新指標的檢測,從離線檢測向在線突破,這樣更有助于生産過程實現最優控制,這一技術去年獲得省科技進步二等獎,已經在我省的菱花集團、聖泰化工等一些企業開始應用。
  此外,工業生物傳感器還在走向集成,和化學、物理傳感器集成後,不僅是便于生産上應用,更重要的,是能夠把集成和智能化生産結合起來,形成一種新運行模式,借助物聯網、信息化引領模式轉變,對生物産業轉型升級將是一個重要的技術支撐。

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