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增材制造技術(shù)的本質(zhì)特征決定了其可以快速、高效、準確地再現(xiàn)三維計算的模型。從醫(yī)療行業(yè)的特性來看,3D打印與醫(yī)療行業(yè)“天然匹配”,為此市場大多看好3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應用。Wholers報告中指出,3D打印技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)用模型、外科手術(shù)以及手術(shù)導板、骨科植物物等領(lǐng)域有了廣泛應用。醫(yī)療3D打印的關(guān)鍵技術(shù)是3D建模。
非生物3D打印
非生物3D打印的原理相對較為簡單,所需材料也相對易得,因此在醫(yī)療領(lǐng)域的應用已經(jīng)比較廣泛。大多產(chǎn)品可歸于醫(yī)療器械的范疇,多數(shù)應用于個性化假體的制造、復雜結(jié)構(gòu)以及難以加工的醫(yī)療器械制品等。非生物3D打印發(fā)展過程中所存在的問題有:
(1)材料的缺乏與醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的落后;
(2)打印精度與速度存在沖突;
(3)3D建模技術(shù)與醫(yī)學知識的分離。
生物3D打印
生物3D打印是基于活性生物材料、細胞組織工程、MRI與CT技術(shù)以及3D重構(gòu)技術(shù)等而進行的活體3D打印,其目標是打印活體器官。目前的生物3D打印大多處于實驗室階段,且國內(nèi)外已經(jīng)有了一些研究成果,大多現(xiàn)有成果都是關(guān)于簡單生命體或是細胞組織的打印。目前來看生物3D打印仍處于研究初期,目前對于材料、打印方法、組織結(jié)構(gòu)、基因科學等的研究還遠遠不能支撐活體生物器官的打印,上述各技術(shù)組成部分基本都處于獨立研究階段,尚未呈現(xiàn)一個產(chǎn)業(yè)鏈條的研究機制。
醫(yī)療3D打印的產(chǎn)業(yè)化之路
3D打印醫(yī)療產(chǎn)品適合走產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路,雖然當前產(chǎn)業(yè)化之路并不明朗,但若找到合適的切入點,還是十分具有有發(fā)展前景的,合適的切入點包括三個要素:即生產(chǎn)的可行性、產(chǎn)品的可替代性與相當?shù)氖袌鲆?guī)模。經(jīng)過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有企業(yè)找到了比較明晰的應用方向,并且十分具有發(fā)展前景:一是藥物篩選,二是體內(nèi)植入物,如可吸收血管支架。
【關(guān)鍵詞】生物質(zhì)發(fā)電 問題 對策
目前,生物質(zhì)能的開發(fā)應用,已經(jīng)引起了世界能源領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。從當前的發(fā)展中可以看到,我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)還處在起步階段,生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)還存在著各種各樣的問題需要我們?nèi)ソ鉀Q,只有解決了這些相關(guān)的問題才能夠讓生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)發(fā)展壯大。
1 生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)存在的問題
1.1 成本問題
任何經(jīng)濟實體的運營都需要成本,利潤的高低取決于成本的多少,當成本越低的時候,利潤則會偏高,縱觀生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的成本,從多個方面考慮,生物質(zhì)能的高成本制約著當前生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的發(fā)展,具體從以下幾個方面來談:
(1)生物質(zhì)能發(fā)電的原料成本高,相對于自然界的風能、光能這些取之不竭用之不竭的能源而言,生物質(zhì)能比較分散而且稀少。雖然生物質(zhì)資源庫大,但是獲取生物質(zhì)和其轉(zhuǎn)化成能源的過程需要投入成本,就秸稈而言,它分布在千家萬戶的農(nóng)戶手中,獲取它不僅要材料費,還要人工、物力、燃油、加工費用等等,而且這些費用都沒有一個系統(tǒng)的管理機構(gòu),因此更加加重了這些費用上的損耗,另外秸稈屬于季節(jié)性原料,在其大量上市的時候需要大量收購儲藏,以備平時缺料只需,這就要增加一部分儲運費用;(2)生物質(zhì)能發(fā)電行業(yè)的發(fā)電設(shè)備造價投資相對于火力發(fā)電而言更加的大;(3)目前的政策來看,生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)的輸變電線路是由發(fā)電公司自己投資建設(shè)的,并且平時的檢修維護費用也是由發(fā)電公司自己出資,對于這一筆費用的支出,也成為了生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)得一筆經(jīng)濟負擔。
1.2 技術(shù)方面欠缺
(1)科研技術(shù)欠缺,生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)是一個涉及面廣泛地綜合性新領(lǐng)域,在其技術(shù)水平和技術(shù)支持方面很多設(shè)施設(shè)備都是要依靠國外進口,進口設(shè)備的購買成本和后續(xù)維護成本都要高于國內(nèi)自行研發(fā)的發(fā)電設(shè)備。國內(nèi)也還沒有形成統(tǒng)一配套的設(shè)備鏈,因此使用國產(chǎn)設(shè)施設(shè)備的比較少;(2)專業(yè)人才不夠,目前,生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)還處于初步階段,國內(nèi)既無現(xiàn)成的運營企業(yè)可供借鑒,在這方面的專業(yè)人才也少,綜上所述,在技術(shù)和人才方面,生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)都比較欠缺。
1.3 國家政策力度不夠
現(xiàn)有法律和政策為生物質(zhì)發(fā)電提供了有利的環(huán)境和法律保障,但政策及激勵措施力度不夠。主要體現(xiàn)在:(1)上網(wǎng)電價偏低,隨著國內(nèi)電力行業(yè)的效益整體下滑,煤炭、油的成本均有所增加,煤電也隨之漲價,而生物質(zhì)發(fā)電的電價并沒有上漲。生物質(zhì)發(fā)電項目實際得到的電價與日益高漲的成本之間的差距日益增大,因此利潤空間越來越小。(2)財稅和補貼政策與實際發(fā)展不相適:生物生物質(zhì)發(fā)電沒有得到明確的稅收優(yōu)惠政策。許多優(yōu)惠政策都將風電、太陽能及海洋能發(fā)電作為重點補貼對象,但是生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)卻沒有列入補貼范疇,原材料成本在漲,而補貼政策卻沒有跟上發(fā)展步伐。
2 生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)對策
針對當前生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)存在的問題,我們應該在這些存在的問題中提出相應的對策,具體如下:
(1)從降低成本方面來看,生物質(zhì)能源資源豐富,但分散,收集、運輸和儲存困難;從長遠方面來看,要通過收集各地區(qū)域生物質(zhì)原材料的分布情況,規(guī)劃好運輸路線,規(guī)劃好電站的選址和規(guī)模,將分散的原材料能夠最優(yōu)化的集中起來,要發(fā)展生物質(zhì)能發(fā)電上下游產(chǎn)業(yè)鏈行業(yè),形成一條龍式的燃料收集、加工、運輸、儲存到發(fā)電的行業(yè)模式,制定合理優(yōu)化的單機容量,收集在大中型農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)、部分林區(qū)和灌木集中分布區(qū)、木材加工廠,將秸稈、灌木、廢木料等都收集起來投入發(fā)電行業(yè)。(2)針對技術(shù)和人才方面,整體充分利用現(xiàn)有的技術(shù)和資源,完善技術(shù)和產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系,大力鼓勵在技術(shù)方面的創(chuàng)新研發(fā)工作,設(shè)置相應的技術(shù)鼓勵基金,培養(yǎng)專業(yè)性人才,提高生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新能力和技術(shù)水平,提高生物質(zhì)能發(fā)電的技術(shù)水平。在未來的規(guī)劃中,要將生物質(zhì)發(fā)電的技術(shù)研究、開發(fā)納入到國家高科技發(fā)展之列和重點項目之一。(3)電價方面需要調(diào)整提高,國家政策方面可以將不同的能源進行分類管理,然后根據(jù)不同的能源種類制定相應的政策,當前的政策難以支撐生物質(zhì)發(fā)電廠的正常運行,就未來長遠的發(fā)展來看,應當提高對可再生能源利用的認識,鼓勵發(fā)展生物質(zhì)這種可持續(xù)發(fā)展的新能源,適當調(diào)整電價,促進生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的發(fā)展,除此之外,還要建立針對發(fā)電企業(yè)、農(nóng)民和相關(guān)組織之間的糾紛解決機制。(4)針對國家財政政策,要進完善相關(guān)財稅政策,促進生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。作為國家鼓勵的資源綜合利用方式的生物質(zhì)發(fā)電,應根據(jù)《可再生能源法》、《國家鼓勵的資源綜合利用認定管理辦法》等有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定,盡快落實農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電增值稅即征即退和所得稅減免的優(yōu)惠政策。在生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的起步階段,國家政策采取大力扶持的政策,加強財政補貼,才能夠從真正意義上促進生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)的進步和發(fā)展。
3 Y語
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,未來社會對能源的需求會越來越大,各種綠色新型能源也逐漸在電力行業(yè)中發(fā)展起來,風電、核電、光伏電能等都在能源行列中漸漸占據(jù)一席之地。作為新興發(fā)展的生物質(zhì)發(fā)電行業(yè),在現(xiàn)階段確實存在各種各樣的挑戰(zhàn),但是生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)是未來可持續(xù)發(fā)展能源的一個方向之一,它的能源資源也是極其豐富,生物質(zhì)能發(fā)電會在未來的發(fā)展中占據(jù)著重要的地位,我們應當從這些積極的方面出發(fā),從國家政策扶持、降低成本、提升技術(shù)和專業(yè)人才培養(yǎng)方面出發(fā),支持和扶持生物質(zhì)發(fā)電項目,從各個方面出發(fā),才能夠?qū)⒁粋€新興的產(chǎn)業(yè)從萌芽中慢慢壯大起來。
參考文獻:
[1]李艷芳,岳小花.我國生物質(zhì)發(fā)電行業(yè)存在的問題及對策[J].中國地質(zhì)大學學報(社會科學版),2009(02):37-41.
人類對最新的科學技術(shù)總是賦予了無限想象。當3D打印概念席卷整個市場時,人們開始將3D打印與生物醫(yī)療結(jié)合起來,于是3D生物打?。?D-Bioprinting)便應運而生。以信息化為前奏,以打印成型技術(shù)為基礎(chǔ)的3D生物打印技術(shù),正在被越來越廣泛地應用于修復和替代再生損傷組織和器官的治療過程中。同時作為目前實現(xiàn)再生醫(yī)學最具應用前景的新技術(shù)之一,3D生物打印也在向著從非生命假體向簡單生命體和復雜生命結(jié)構(gòu)體的發(fā)展。
如今,3D生物打印的發(fā)展已經(jīng)超越了醫(yī)學或者生物學單一領(lǐng)域,向著由醫(yī)學、工程、生物和臨床以及倫理和法律有機融合在一起綜合領(lǐng)域邁進。在未來,3D生物打印必將對人類的未來產(chǎn)生深遠的影響,但也面臨著很多發(fā)展的挑戰(zhàn)。但無論如何,3D生物打印正在重塑整個醫(yī)療行業(yè),且日益接近我們的現(xiàn)實世界。
3D打印技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域得到廣泛應用
三年前,3D打印因為被英國《經(jīng)濟學人》雜志認為是“第三次工業(yè)革命的重要標志”而被廣泛關(guān)注。這場技術(shù)革新帶來的沖擊是巨大的,特別是對于中國這樣一個亟需面臨制造業(yè)升級的國家。由于3D打印涵蓋了產(chǎn)品生命周期前端的“快速原型”、全生產(chǎn)周期的“快速制造”、大規(guī)模的個性化生產(chǎn)能力等諸多特點,特別是可以與互聯(lián)網(wǎng)和新材料、新能源相結(jié)合,所以3D打印被認為可能會帶給中國制造業(yè)的重大變革。
也正是在最近的三年里,3D打印中的一系列技術(shù)已經(jīng)在中國開花落地,并開始服務(wù)于生產(chǎn)實踐。諸如光固化、金屬熔敷、陶瓷成形、激光燒結(jié)、金屬燒結(jié)等3D打印裝備和材料也越來越多地見諸于媒體報道中,例如我國在打印玩具、手機部件、飛機機翼、武器零部件等,3D打印的應用已經(jīng)越來越普及。
但是3D打印還有一塊重要的領(lǐng)域可能被大家忽視,而這塊領(lǐng)域已經(jīng)在默默地發(fā)展了十幾年,那就是3D生物打印,即將生物打印技術(shù)服務(wù)于醫(yī)學或生物學的教學、科研和治療事業(yè)中。
比如在骨科修復領(lǐng)域,我國科研工作者已經(jīng)取得了不錯的科研和臨床應用效果。通過計算機圖像和CAD/CAM技術(shù),我國已經(jīng)利用三維打印技術(shù)研制出新型人工髖、肩、膝、踝關(guān)節(jié)、骨盆和四肢長骨假體,并在很多醫(yī)院已經(jīng)成功用于臨床,且已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)化。上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院、北醫(yī)三院、西安的西京醫(yī)院等很多醫(yī)院都可以進行個性化醫(yī)療植入物的設(shè)計、生產(chǎn)和植入。目前在人工關(guān)節(jié)置換、個體化接骨鈑、個體化骨盆修復、肩胛骨、鎖骨修復、牙齒修復等臨床手術(shù)中,3D打印技術(shù)得到廣泛應用。不過在以上介紹的3D打印過程中,并不涉及到細胞的打印應用,主要是通過3D打印金屬粉末冶金技術(shù)來制作以鈦合金材料為基礎(chǔ)的個性化骨科內(nèi)植入物。
例如華南理工大學通過3D打印技術(shù)開發(fā)的個性化舌側(cè)正畸托槽,主要是針對在矯正牙形過程中,傳統(tǒng)的托槽粘在牙齒的外側(cè)會影響美觀等不足而研發(fā)。其特點是可置放在牙齒的內(nèi)側(cè),且根據(jù)每個人的每一顆牙齒的實際情況進行定制。目前,個性化舌側(cè)正畸托槽已獲得廣東省醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊證,并已在國內(nèi)外開展了臨床應用。
另外,3D打印技術(shù)還可以用來制作器官或組織的3D模型,可直接應用于醫(yī)學教學、臨床手術(shù)前的術(shù)前指導及科研。借助于這些3D模型,器官或組織內(nèi)部構(gòu)造的細節(jié)可以逼真地顯示出來,且可以使復雜的人體組織更為直觀明了。在術(shù)前指導中,通過3D打印可清晰直觀地顯示患者的疾病狀況,在比如復雜骨折與畸形的分布,這樣3D打印所模型可提供比醫(yī)學影像資料更加詳細的解剖學信息,實現(xiàn)了由二維到三維、由平面到立體、虛擬到現(xiàn)實的轉(zhuǎn)變。醫(yī)生可直接在此模型上進行手術(shù)設(shè)計及模擬,以確保手術(shù)的成功,為臨床疾病的診斷及治療提供了精確化、個性化的新型思路和方法。
不過,這些還不是真正意義上的生物打印。無論是打印骨科的植入物,還是打印人體的模型一,這些還只是通過傳統(tǒng)的增材制造技術(shù),通過塑料、樹脂和鈦合金金屬等材料形成無生命的假體或模型。
科學意義上的3D生物打印則是以打印細胞為分水嶺,也就是“以3D打印為手段,以加工細胞等活性材料為內(nèi)容,以重建人體組織和器官為目標”。只有真正的3D生物打印,才是塑醫(yī)療行業(yè)的重要力量。
3D生物打印是真正的醫(yī)學革命
目前全球3D生物打印技術(shù)尚處于起步階段,如果以打印細胞為分水嶺來看,對于顱骨、牙齒或制造器官或組織的3D模型還只能看做是3D生物打印的“前夜”,原因很簡單,雖然這些打印技術(shù)也被視為生物醫(yī)學材料領(lǐng)域的重要一環(huán),但是打印出的產(chǎn)品還是非生命假體,而且大多數(shù)打印過程僅僅涉及到一種金屬或者塑膠材質(zhì),所以其對生命醫(yī)學發(fā)展的支撐十分有限。
真正意義上的3D生物打印是向簡單生命體和復雜生命結(jié)構(gòu)體方向發(fā)展的。采用的打印材料更是超出了傳統(tǒng)3D打印的取材空間,比如活細胞、干細胞、水凝膠、可被人體組織吸收的高分子材料等。
不過,應用活細胞進行生物打印,完全不同于傳統(tǒng)的三維打印,甚至可以說完全是另外一個領(lǐng)域。
因為打印的材料既然涉及到活的細胞,就需要精確控制細胞的成活率、細胞生長的支架材料、細胞的氧氣、水分、營養(yǎng)等微環(huán)境,以及后期如何通過血管化來維持組織的生長和代謝。這樣一來,需要同時打印的材料就達到幾種乃至十幾種,打印過程中的精密控制更加復雜,且更不用說分化程度更高,更加復雜的組織。
也正因為如此,3D生物打印才成為醫(yī)學領(lǐng)域發(fā)力的一個焦點,而這個焦點,在我國集中的體現(xiàn)就是國家對3D生物打印的重視。比如在2014年末,“第四屆國際增材制造與生物制造會議(ICAM-BM2014)”在北京召開,來自11個國家和地區(qū)的180余名與會代表參加了此次會議。內(nèi)容涵蓋細胞三維打印、組織工程支架三維打印、金屬增材制造以及增材制造技術(shù)中數(shù)據(jù)處理、建模仿真和創(chuàng)新應用等。
此外,4月份在上海召開的“2015醫(yī)用新材料與3D打印論壇”以“交叉前沿新時代”為主題。論壇上來自諸多高效、研究所和醫(yī)院的3D生物打印研究人員就醫(yī)用新材料和3D打印相關(guān)領(lǐng)域的新方法、新發(fā)現(xiàn),以及進一步發(fā)展的重點,特別是成果轉(zhuǎn)化等進行交流和研討,場面十分火爆。第三屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)大會將于2015年6月3至6日在成都舉行,大會議題之一將重點圍繞生物3D打印的技術(shù)路線、商業(yè)模式、材料、應用,及如何構(gòu)建3D生物打印生態(tài)鏈等議題展開深入討論。
這場潛在的醫(yī)學革命,可以說目前正在生物學和醫(yī)學以及信息科學領(lǐng)域醞釀著一場風暴,因為3D生物打印的未來應用將滿足人類醫(yī)學發(fā)展過程中最大的一塊短板,即器官移植和個性化治療的需要。
如今,醫(yī)療領(lǐng)域的體內(nèi)植入輔助假體的巨大市場是有目共睹的,但其特點和缺陷都非常明顯,及屬于非活性體,受到人體的排斥反應強烈。這些大多以機械結(jié)構(gòu)(例如骨板骨釘、人工關(guān)節(jié)、血管支架等)或機電系統(tǒng)(例如人工眼、人工耳蝸、人工心臟等)或高分子材料系統(tǒng)(人工食管、人工膽管、人工腸、人工膀胱)所構(gòu)建的人體器官,因其諸多不足也正成為生物材料、生物力學、組織工程學、電子學(包括計算機)特別是微電子學以及臨床醫(yī)學相結(jié)合的多學科攻堅的重點。人們多么希望在未來能夠植入和應用以細胞及組織所構(gòu)建的“器官”,來修復人體因傷害或發(fā)病所需要的天然器官組織的功能。據(jù)衛(wèi)生部門統(tǒng)計,僅僅在我國,每年等待器官移植的患者就超過150萬人,這其中只有1萬人能夠做上手術(shù),而其余超過99%的患者需要繼續(xù)等待器官源。而世衛(wèi)組織統(tǒng)計稱,全世界需器官移植手術(shù)的病人與所捐獻的人體器官的數(shù)量比為20比1。顯然,這是一個世界性難題。從國家層面來說,更需要去系統(tǒng)破解這些難題,從根本上給生命的拯救創(chuàng)造更多機會。
顯然,在未來,在醫(yī)學倫理的制約下,也只有3D生物打印才能破解以上難題。
3D生物打印有望重塑醫(yī)療行業(yè)
作為一項前沿制造技術(shù),“3D生物打印” 的發(fā)展空間巨大。比如通過生物打印技術(shù)制造出與真正組織和器官的外形一致,滿足外形結(jié)構(gòu)和力學性能的需求,以及具有滿足細胞與組織生長所需要的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)且滿足生命體生長的生物循環(huán)系統(tǒng)的需要的組織或器官產(chǎn)品,人類的諸多醫(yī)學難題將被突破,已經(jīng)提及一百多年的個性化治療、人體器官的個性化定制難題以及使用模式動物的藥物測試方式將被徹底改寫,也正因為如此,我們才可以說為何3D生物打印有望重塑醫(yī)療行業(yè)。
全世界每天共有18個人因為找不到合適的器官移植而導致死亡。目前由于器官來源嚴重短缺,我國的器官移植事業(yè)也走到了一個關(guān)鍵的十字路口。面對每年150萬的巨大缺口。通過3D生物打印的個性化制造能力與病體需求的差異性充分結(jié)合,配合傳統(tǒng)的CT、ECT技術(shù),可以在人工假體、人工組織器官的制造方面產(chǎn)生巨大的推動效應。
另外在藥物測試中,目前測試藥物其中一大部分工作是在模式動物,如豬、牛、小白鼠、兔子的身上完成的,如果未來以生物3D打印的模式器官來代替試驗,不僅有利于縮短臨床藥物研發(fā)周期,節(jié)省上億美元研發(fā)費用,還將避免潛在的人體試驗損害。所以3D打印出的器官不僅能夠幫助新藥更快的實現(xiàn)試驗,以替代臨床試驗,縮短新藥上市周期。
而在科研領(lǐng)域,細胞打印的產(chǎn)品包括組織和器官兩類,細胞準確定位和培養(yǎng)之后,形成的結(jié)構(gòu)具備生物特性。可以作為很好的醫(yī)學研究工具。通過3D技術(shù)將三維立體圖象打印出實物,成為研究者手中直觀的模型,從而幫助科研工作者不斷地進行設(shè)計上的優(yōu)化、結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化,加速生物工程醫(yī)療領(lǐng)域中醫(yī)療設(shè)備、儀器、甚至是儀表的設(shè)計。
所以在未來, 3D生物打印技術(shù)將對生物醫(yī)藥行業(yè)帶來重大的改變,如同互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)改變現(xiàn)如今人們的生活一樣。
據(jù)美國食品與藥品管理局預測,人體器官和功能組織替代物將在未來10年占據(jù)生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)的50%。
也正因為如此,目前世界各國都在積極制定以3D生物打印技術(shù)為基礎(chǔ)的,針對以人體組織與器官制造領(lǐng)域的中長期研究計劃。如美國《2020年制造技術(shù)的挑戰(zhàn)》將生物制造技術(shù)列為11個主要發(fā)展方向之一;日本機械學會技術(shù)路線圖將微觀生物力學對促進承載支持組織再生確定為10個研究方向之一,其預測“2020年及以后,適合許多大型組織和器官再生的刺激條件得到明確”,藉此體現(xiàn)機械工程對再生醫(yī)學治療的貢獻;中國機械工程學科發(fā)展戰(zhàn)略報告(2011―2020)也明確將生物與仿生制造列為未來主要發(fā)展方向之一。
“再生醫(yī)療是一個飛速發(fā)展的科技領(lǐng)域,肩負著改寫人類醫(yī)療史的重任。”這是美國Organovo公司網(wǎng)站的一句話。我們更無法想象一百年后的醫(yī)療世界,最可能的是,3D生物打印也將成為一種普遍的醫(yī)療模式。通過3D打印技術(shù)制造器官,不但可解除移植器官資源緊缺的難題,也將對藥物開發(fā)產(chǎn)生深遠影響。
未來市場前景極為廣闊
利用3D生物打印技術(shù),目前研究人員已經(jīng)成功打印出了包括人耳,骨骼以及心臟等器官,并且在局部領(lǐng)域取得了臨床試驗上的成功。雖然目前并未推廣開來,但前景卻極為廣闊。
據(jù)3D生物打印領(lǐng)域的專家戴∪衷菏拷檣埽目前醫(yī)療行業(yè)3D打印技術(shù)的應用主要有以下幾方面:一是無需留在體內(nèi)的醫(yī)療器械,包括醫(yī)療模型、診療器械、康復輔具、假肢、助聽器、齒科、手術(shù)導板等;二是個性化永久植入物,使用鈦合金、鈷鉻鉬合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料通過3D打印骨骼、軟骨、關(guān)節(jié)、牙齒等產(chǎn)品,通過手術(shù)植入人體;三是3D生物打印,即使用含細胞和生長因子的生物墨水,結(jié)合其他材料層層打印出產(chǎn)品,經(jīng)體外和體內(nèi)培育,形成有生理功能的組織結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)成功后,有望解決全球面臨的移植組織或器官不足的難題。
在目前,生物3D打印在藥物篩選、手術(shù)導板、假肢假體等多領(lǐng)域的盈利模式已經(jīng)形成。3D打印頂尖咨詢機構(gòu)Wohlers的一項報告顯示,2019年3D打印市場規(guī)模將達到60億美元,其中在醫(yī)療方面的應用市場份額占15.1%,位居第三位。LuxResearch的分析師預測,3D打印技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)將迅速采用,預測2025年該市場達到19億美元,折合人民幣超百億。業(yè)界認為,3D打印在醫(yī)療行業(yè)甚至整個生命學領(lǐng)域都有廣泛的應用前景。
面對巨大的市場,目前國外已有不少公司推出了高級生物打印設(shè)備,以適應目前日益強大的科研需求。如最為強大的瑞士RegenHU公司推出的BIOFACTORY系列打印機,最大可以擴展到8只打印頭,支持五種打印方式,可讓打印的組織賦予更多功能,可以構(gòu)建更為復雜的組織,最小擠出量為20pl,精度更高。2015年Nature雜志專門刊發(fā)RegenHU BIOFACTORY的應用文章,介紹其在構(gòu)建體外血液-空氣組織屏障方面的應用
德國的ENVISIONTEC公司推出的3D-Bioplotter,采用熔融擠出沉積工藝,可以成形多種生物材料。但尚不能進行細胞的直接堆積成形。美國的MicroFab公司針對生物醫(yī)學和組織工程應用,推出jetLab系統(tǒng),可以作為生物材料成形的開發(fā)平臺,進行組織工程支架的三維打印成形研究。
但是在中國,目前僅有兩家公司在制造并提供3D生物打印機。其中一家是杭州捷諾飛生物技術(shù)有限公司,另外一家是青島尤尼科技有限公司。目前青島尤尼在國家863前沿生物技術(shù)重大專項的支持下,已經(jīng)研制出用于臨床人體組織缺損修復,可打印多種生物支架材料及細胞的高精度3D打印系統(tǒng)的生物打印機,目前正在進行產(chǎn)業(yè)化過程中。
此外,3D生物打印市場的動作頻頻,也顯示出研究單位對該領(lǐng)域的重視。
2015年4月,國家食品藥品監(jiān)督管理總局授予注冊證的廣州邁普再生醫(yī)學科技有限公司研發(fā)的第一代人工硬腦膜產(chǎn)品――“睿膜”成功上市,這是中國第一個在植入器械領(lǐng)域成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的生物3D打印產(chǎn)品。
四川英諾生物擬投資建立 3D 生物打印產(chǎn)業(yè)化基地,目前英諾生物已與四川大學華西醫(yī)院就項目研發(fā)合作事宜簽署了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》。
湖南首家 3D 生物打印臨床應用研究所在湘雅醫(yī)學院成立,據(jù)悉該研究所致力于突破增材制造(即3D打?。┰谂R床醫(yī)療應用中的核心與關(guān)鍵技術(shù),推動3D打印技術(shù)在臨床醫(yī)療、醫(yī)學教育、醫(yī)用生物材料開發(fā)等領(lǐng)域的應用。
發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)
3D生物打印是一個數(shù)字化、智能化、全自動化制造系統(tǒng)的綜合工程,3D生物打印要想取得成功也絕非易事。
根據(jù)公開的資料顯示,目前3D生物打印機能夠非常成功的生產(chǎn)出簡單的組織結(jié)構(gòu),但目前打印最厚的組織也僅僅達到20多層細胞。如以厚度為標準衡量,其僅為幾百微米,相當于人類少許的頭發(fā)。另外,一些團隊使用高級的3D生物打印機生產(chǎn)出來的一些更大組織,但其自身力度很差,甚至連自身的磨損都不能承受。此外,怎樣使這些被生產(chǎn)出的組織得到存活是科學界關(guān)注的話題,比如組織中構(gòu)建血管和神經(jīng)通路就屬于3D生物打印的核心問題。
此外,3D生物打印需要自動控制及加工制造的軟件控制系統(tǒng),以及高精度、高速度、高效率的硬件。目前在產(chǎn)品價格方面,國外3D生物打印機設(shè)備和材料的價格也居高不下。據(jù)悉,用于制造器官模型的3D生物打印機售價在120萬至400萬人民幣之間,與通過激光燒結(jié)的3D打印機設(shè)備價格相當,所以目前還主要是一些有條件的醫(yī)院和機構(gòu)在承擔相關(guān)研究,這也成為3D生物打印發(fā)展的障礙之一。
即使是已經(jīng)進入臨床應用的骨科產(chǎn)品,也面臨著一系列地審批難題。西安交通大學機械工程學院特聘教授李滌塵和北醫(yī)三院的劉忠軍是將3D打印骨科產(chǎn)品進行臨床應用的先行者,但是他們均表示,如何迅速拿到產(chǎn)品審批是個問題。由于目前我國3D打印在醫(yī)學中的應用相對較嚴謹,目前還沒有一個法律法規(guī)來規(guī)范。導致了3D打印的器官需要國家醫(yī)療器械制度和法律的審批,而這個過程非常復雜,而且風險較高。所以即使李滌塵2004年就成立了公司,到現(xiàn)在也沒拿到產(chǎn)品許可證。由于3D打印的產(chǎn)品非常個性化,已經(jīng)超過現(xiàn)有的產(chǎn)品監(jiān)管運作模式,所以不可能每個打印產(chǎn)品都去檢驗。這種風險如何化解以及面對滿足這種新的消費需求和商業(yè)形態(tài),都需要國家有關(guān)部門作出非常具體的研究和回應。
所以綜合來看,目前即使政策上如鼓勵使用并推廣這項新技術(shù),同時嚴控質(zhì)量加強行業(yè)管理和規(guī)范,鼓勵創(chuàng)新和臨床轉(zhuǎn)化。但涉及3D生物打印的規(guī)定仍舊需要重新制定,特別是生物醫(yī)療產(chǎn)品的生物相容性和知識產(chǎn)權(quán)在內(nèi)的諸多問題也急需解決。
【關(guān)鍵詞】 高分子材料 可降解 循環(huán)利用
1 生物可降解高分子材料的含義及降解機理
生物可降解高分子材料是指在一定的時間和一定的條件下,能被微生物或其分泌物在酶或化學分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。生物可降解的機理大致有以下三種方式:生物的細胞增長使物質(zhì)發(fā)生機械性破壞;微生物對聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì);酶的直接作用,即微生物侵蝕高聚物從而導致裂解。一般認為,高分子材料的生物可降解是經(jīng)過兩個過程進行的。首先,微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合,通過水解切斷高分子鏈,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi),經(jīng)過種種的代謝路線,合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動的能量,最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。因此,生物可降解并非單一機理,而是一個復雜的生物物理、生物化學協(xié)同作用,相互促進的物理化學過程。到目前為止,有關(guān)生物可降解的機理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在機體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外,還與材料溫度、酶、PH值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2 生物可降解高分子材料的類型
按材料來源,生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類,有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1 微生物生產(chǎn)型
通過微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。
2.2 合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點低,強度及耐熱性差,無法應用。芳香族聚酯(PET)和聚酰胺的熔點較高,強度好,是應用價值很高的工程塑料,但沒有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺)制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物,這種共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。
2.3 天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子,這些高分子可被微生物完全降解,但因纖維素等存在物理性能上的不足,由其單獨制成的薄膜的耐水性、強度均達不到要求,因此,它大多與其它高分子,如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共同混制。
2.4 摻混型
在沒有生物可降解的高分子材料中,摻混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得產(chǎn)品具有相當程度的生物可降解性,這就制成了摻合型生物可降解高分子材料,但這種材料不能完全生物可降解。
3 生物可降解高分子材料的研發(fā)
3.1 傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)利用生物可降解高分子材料的方法主要包括:天然高分子的改造法、化學合成法和微生物發(fā)酵法等。(1)天然高分子的改造法。通過化學修飾和共混等方法,對自然界中存在大量的多糖類高分子,如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足,但一般不易成型加工,而且產(chǎn)量小,限制了它們的應用。②化學合成法。模擬天然高分子的化學結(jié)構(gòu),從簡單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段?;瘜W合成法反應條件苛刻,副產(chǎn)品多,工藝復雜,成本較高。(2)微生物發(fā)酵法。許多生物能以某些有機物為碳源,通過代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難,且仍有一些副產(chǎn)品。
3.2 酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶學的發(fā)展,酶在有機介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì),并擁有了催化一些特殊反應的能力,從而顯示出了許多水相中所沒有的特點。
3.3 酶促合成法與化學合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性,而化學聚合則能有效的提高聚合物的分子量,因此,為了提高聚合效率,許多研究者已開始用酶促法與化學法聯(lián)合使用來合成生物可降解高分子材料。
4 結(jié)語
隨著高分子材料合成與加工的技術(shù)進步,生物可降解高分子材料在各行業(yè)得到廣泛、深入的應用。生物可降解高分子材料助劑、樹脂原料和加工機械一起組成了生物可降解高分子加工的三大基本要素。此外,加工工藝水平、配方技術(shù)以及相關(guān)配套服務(wù)設(shè)施也成為完美展現(xiàn)制品性能的不可或缺的因素。我國生物可降解高分子材料工業(yè)起步較晚,發(fā)展遲緩,難以適應目前的發(fā)展趨勢,必須借助行業(yè)發(fā)展,探索一條具有中國特色的工業(yè)之路。在消化、吸收、仿制國外先進品種和技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對不同行業(yè)要求和特點,開發(fā)出高效、多功能、復合化、低(無)毒、低(無)污染、專用化的生物可降解高分子品種,提高規(guī)?;a(chǎn)和管理能力,改變目前行業(yè)規(guī)模小、品種少、性能老化且雷同、針對性(專用性)差、性能價格比明顯低于國外同類產(chǎn)品、創(chuàng)新能力低下、污染嚴重、無序競爭的局面,一些新型功能的生物可降解高分子材料的發(fā)展時間不長,消費量較低,卻帶來了產(chǎn)業(yè)新的突破點和增長點,豐富完善了整個體系,其高技術(shù)含量和巨大的增幅顯示了強大的生命力,創(chuàng)造一個投入產(chǎn)出比明顯高于其他化工產(chǎn)品的新產(chǎn)業(yè)。
2016年6月2日,國際著名期刊《科學》宣稱,25名科學家將于今年籌資1億美元,啟動人類基因組編寫計劃。按照此計劃,科學家將在十年內(nèi),把人類DNA中的30億個堿基對進行裝配,組建一個完整的人類基因組。人類基因組編寫計劃的發(fā)起人之一、紐約大學朗格尼醫(yī)學中心教授Jef?Boeke判斷,新計劃將極大地刺激基因合成技術(shù)。
基因合成,就是在生物體外,通過機器或者手工合成雙鏈DNA分子。
生物學研究中一般都會用到基因片段,這些基因片段有時需要重新設(shè)計,由于自然界中并不存在,就必須人工合成。“而有的基因片段,本身稀有或者生物體不易獲取,也得借助基因合成技術(shù)。”清華大學生命科學學院研究員戴俊彪接受《財經(jīng)》記者采訪時說。
大部分人不一定了解,基因合成與克隆工作,已成為許多生物學實驗室的必選動作,是生物學研究生、博士生們的“日常”工作。事實上該行業(yè)已經(jīng)發(fā)展十幾年,行業(yè)運作非常成熟,尤其在占據(jù)了基因合成絕大部分市場份額的美國。
基因合成,入行門檻并不高,因此也出現(xiàn)了低門檻行業(yè)的通病,如低價競爭造成市場混亂等,而且,國內(nèi)外皆缺乏對這一行業(yè)必要的監(jiān)管措施,致使安全風險加大。
一個科研機構(gòu)或者個人,就可以請公司定制材料,然后自己合成完整的病毒。
實驗室脫出一個小產(chǎn)業(yè)
“妞妞”是中國首批轉(zhuǎn)基因克隆牛的后代,誕生于2012年。與普通牛不同的是,妞妞肌肉間脂肪含量增加,這是牛肉品質(zhì)高低的關(guān)鍵因素之一。
“妞妞”的培育,源自一臺核苷酸合成儀。2004年,北京農(nóng)學院動物科技學院教授倪和民,以30多萬元購買了一臺核苷酸合成儀。在這臺機器中輸入相應的基因序列,就能合成大量脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白基因,“妞妞”及其后代的特殊標簽是,中國首批含有脂肪性脂肪連接蛋白基因的體細胞轉(zhuǎn)基因克隆牛。
人類首條人工合成基因,出現(xiàn)在上世紀60年代,當時還是手工合成。如今,科研人員可以像織毛衣一樣,將基因序列輸入機器,依照“針法圖樣”做出所需基因片段。
除了轉(zhuǎn)基因研究,制藥、生物等很多領(lǐng)域都需要大量合成基因。因此,不僅倪和民團隊,許多科研團隊,也紛紛購買儀器合成基因。
為了獲得更精細的基因片段,研究人員需花費高價購買設(shè)備,少則幾萬美元,多則十幾萬、甚至幾十萬美元。
實驗室自己做合成基因,要跨越兩座大山,一座是“合成速度”,另一座是“試劑”。“我們以前每次合成十幾個都很困難,后來可以合成七八十個核苷酸,然后再拼成一個大的基因,速度大大提高。”中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所高級工程師姜韜對《財經(jīng)》記者說。 國際上公司之間的基因片段買賣已經(jīng)很普遍,國內(nèi)還沒有到國外去買基因的。
合成基因還需要大量試劑――即使每次只需要合成十幾個基因,使用的原材料數(shù)量卻不會因此減少,生產(chǎn)后剩下的物料都會浪費掉。姜韜說:“如果在實驗里單獨弄一臺儀器,再找?guī)讉€人來做這件事,成本太高,不值得。”
2011年,戴俊彪從美國約翰?霍普金斯大學回到清華大學生命科學學院,開展全基因組設(shè)計與合成方面的研究工作。研究工作中少不了要合成基因片段,當時合成成本太高,“實驗室根本沒法承受”。姜韜、戴俊彪們發(fā)愁的,是全球生物學領(lǐng)域科學家的痛處。
抱怨之下,這項生物學研究中的基礎(chǔ)工作,逐漸從實驗室轉(zhuǎn)移到公司。一種新的社會分工悄然出現(xiàn)。戴俊彪回憶,1998年,兩家專門進行基因合成的公司美國Blue Hereon、德國Gene Art成立,初創(chuàng)人員均出自生物領(lǐng)域的科研團隊。
做基因合成的人,最早是從引物合成開始的。引物又名引子,是一小段單鏈DNA或RNA(核糖核酸),是DNA復制的起始點,可用來做分子雜交。當時,有些研究者發(fā)現(xiàn),引物的需求量很大,便從實驗室中獨立出來,專門為各個實驗室甚至全球的科學家提供“合成引物”的有償服務(wù)。
儀器也同步獨立出來,進而發(fā)展出DNA測序服務(wù)、基因合成服務(wù)、分子生物學和基因組服務(wù)等,自此,基因合成產(chǎn)業(yè)漸成規(guī)模,承接科研團隊與生物醫(yī)藥公司的基因合成工作。
2012年,戴俊彪?yún)⑴c成立了一家科技公司,將基因合成工作獨立出來,由專人合成基因,而自己將精力放在科研上,“剛開始就是為了省錢”。
兩年后,這家公司開始對外接收訂單。9個人,3臺設(shè)備,沒有銷售與市場營銷,訂單都是熟人介紹或直接聯(lián)系,每年可以完成幾百萬元的基因訂單,按照目前的設(shè)備配置,一年可以合成1000萬個以上堿基對。
在國內(nèi),像這樣的專業(yè)基因合成公司,近兩年相繼成立。如同許多行業(yè)一樣,幾家有實力的公司占領(lǐng)了中國市場份額80%以上,剩下的歸屬于一些小公司。
中國農(nóng)業(yè)科學院生物技術(shù)研究所研究員黃大對《財經(jīng)》記者分析,現(xiàn)在基本沒有實驗室自己進行基因合成,一般都委托企業(yè)去做。
基因買賣得有監(jiān)管
合成基因本來是科學家的工作,但是分化出來后對提高規(guī)模、降低成本有好處,于是科研中不涉及知識產(chǎn)權(quán)的、可以產(chǎn)業(yè)化的部分,逐漸都商業(yè)化。監(jiān)管問題也隨之出現(xiàn)。
在美國斯坦福大學化學與系統(tǒng)生物學系讀博士研究生的范逸臨,日常實驗中用到很多基因片段,在他眼中,訂購基因的流程和在淘寶買件衣服沒有什么差別。
“上網(wǎng),輸入序列和需要的數(shù)量,然后大概四天左右就快遞過來了?!眹鴥?nèi)訂購基因片段的流程也相差無幾。
美國用IDT DNA公司的產(chǎn)品比較多?!拔覀冊O(shè)計好了交給公司,告訴對方基因名稱、具體序列,對方合成后會測序,確認無誤后再發(fā)回終產(chǎn)物。價格跟基因長度有關(guān),我們需要的基因序列一般是幾百個BP,89美元一個片段,還算比較合理?!狈兑菖R告訴《財經(jīng)》記者。BP,即堿基對,是形成DNA、RNA單體以及編碼遺傳信息的化學結(jié)構(gòu)。
國際上公司之間的基因買賣已經(jīng)很普遍,國內(nèi)還沒有到國外去買基因的。在戴俊彪看來,國內(nèi)的基因合成產(chǎn)業(yè)是一個相對封閉的行業(yè),缺乏資金投入,沒有監(jiān)管手段,沒有外在的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng),價格也是行業(yè)內(nèi)部自行形成,“也沒有行業(yè)協(xié)會指導,只有一個自發(fā)的基于生物安全的討論”。
在基因合成行業(yè),專業(yè)公司完成合成后,通常會提供該基因片段的測序序列,以便向用戶展示自己的展品與用戶的需求100%吻合,除此之外,沒有其他的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。這種沒有監(jiān)管的環(huán)節(jié)存在一定的安全隱患。比如,在獲得引物后,有一定科研能力的個人就能合成完整的病毒。
2002年7月12日,美國《科學》雜志報道紐約州立大學石溪分校生化專家研究制造了與小兒麻痹癥病毒RNA遺傳密碼嚴格對應的DNA分子,然后再用一種酶將其轉(zhuǎn)錄成小兒麻痹癥病毒的RNA。當這些RNA被放入裝有特定化合物和酶的試管中后,它們就開始自行復制,并生產(chǎn)出蛋白質(zhì),最終形成大量小兒麻痹癥病毒。
實驗表明,這些“人造”的小兒麻痹癥病毒,與“天然”的小兒麻痹癥病毒具有幾乎相同的傳染特性。這一成果向世人展示了,從網(wǎng)上下載技術(shù)資料,再通過網(wǎng)上商店定購所需的簡單器材,然后就可以坐在家中制造“致命病毒”的一種可能性。
在擁有眾多DIY實驗室的美國,也沒有對應的政策來規(guī)避上述做法,但美國的生物公司一般有一定的行業(yè)自律。范逸臨稱,為了保證安全,生物公司會篩查客戶所要合成的基因是否會表達毒蛋白。
國內(nèi)行業(yè)有一個共識,即不能接收合成完整病毒的業(yè)務(wù),這完全靠行業(yè)自律,沒有來自第三方的監(jiān)管。
未來路徑不確定
美國基因合成產(chǎn)業(yè)發(fā)達,有賴于發(fā)達的生物產(chǎn)業(yè),政府與企業(yè)在基因業(yè)務(wù)上投入比較大,而國內(nèi)大批量投入的科研產(chǎn)業(yè)少,基因合成市場有限,客戶主要是科研單位。未來中國的基因合成產(chǎn)業(yè),很大程度上受到國家對生物產(chǎn)業(yè)的政策引導的影響。
國外分析機構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示,2014年全球包括工業(yè)級和科研級在內(nèi)的合成基因市場規(guī)模為20億美元,其中中國1.2億美元,僅占6%。這個小數(shù)據(jù)表明,國內(nèi)生物產(chǎn)業(yè)自己研發(fā)的東西太少,大部分國內(nèi)生物制藥企業(yè),還是持續(xù)依靠復制國外專利,甚至等專利過期后直接拿來用,這樣并不需要合成基因。
因為合成基因只有在前期研發(fā)的時候才有較大的應用空間,如果研發(fā)投入少,基因合成出來沒有消耗的市場,投入相應就會小很多。國內(nèi)生物制藥企業(yè)長期只是模仿,路會越走越窄,發(fā)展到一定程度就會遇到很大的瓶頸。
從另一方面看,各國的生物產(chǎn)業(yè)都受到一定的限制,這是由行業(yè)特征決定的:生物產(chǎn)業(yè)是一個長期投入、高投入、成功率不高的產(chǎn)業(yè),不像其他行業(yè)那樣能更快地產(chǎn)業(yè)化。
經(jīng)過十幾年的發(fā)展,整個基因合成行業(yè)已經(jīng)很成熟,然而,也引發(fā)了一系列行業(yè)問題。由于進入門檻低、競爭無序,國內(nèi)企業(yè)不得不憑借國內(nèi)人力成本低的優(yōu)勢,趨向到國外接單、國內(nèi)合成的業(yè)務(wù)。
作為一家基因合成企業(yè)負責人,楊濤對此頗有“怨念”。七八年前,楊濤剛?cè)胄袝r,一個BP可以賣到10元,現(xiàn)在一兩元,“客戶不懂行情,頻頻壓價,誰價格低就給誰做”。
基因合成入行門檻不高,一些小的公司買一臺儀器,三四個人就可以從事這項工作,一個人去跑市場,攢夠訂單后就能開機。
基因合成行業(yè)拼的主要是儀器的通量。企業(yè)開機一次合成低于1000條BP是虧錢的,大規(guī)模、大通量才可以降低成本。
一位業(yè)內(nèi)人士對《財經(jīng)》記者分析,規(guī)模大的公司,采用的儀器通量大,平均下來的生產(chǎn)成本便大幅降低?!盎蚱尾幌癯善飞唐窋[在那誰都可以用,是定制化的”。
擠入這個行業(yè)者眾多,但基因合成技術(shù)還處于1.0版本,合成能力有限、合成周期較長、通量不高,因此,成本高。合成價格對于需求方而言仍然昂貴,也是國內(nèi)基因合成產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢的主因之一。
戴俊彪分析,基因合成產(chǎn)業(yè)將解放生物碩士研究生、博士生,他們不用再花費大量時間來做各種各樣的質(zhì)粒,“只要把價格降下來,很容易實現(xiàn)”。
他寄望于新的合成技術(shù)出現(xiàn)后,將價格降一個數(shù)量級,甚至降到幾毛錢一個BP,到時候所有的實驗室都會將這一工作開放出來,“一個實驗室每年需要做幾十、上百個克隆,每個花費1萬元,就是很大的量”。
南京一家基因合成公司的銷售人員,向《財經(jīng)》記者展示了一份針對生物學科研人員的調(diào)查顯示,超過70%的科研人員有基因合成服務(wù)的需求,近半數(shù)科研人員每月訂購合成基因1次-3次,46%的研究人員預計來年會增加該需求。
戴俊彪更看好未來合成生物學帶來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。合成生物學是21世紀初新出現(xiàn)的一門交叉學科,它是在闡明并模擬生物合成的基本規(guī)律基礎(chǔ)上,將工程學科的理念應用到生物學領(lǐng)域,達到人工設(shè)計并構(gòu)建新的、具有特定生理功能的生物系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】 生物與健康產(chǎn)業(yè) 概念 內(nèi)涵
1 產(chǎn)業(yè)概念
以現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品及所形成的產(chǎn)業(yè)是國際上新興的產(chǎn)業(yè),涉及現(xiàn)代生物技術(shù)本身所形成的產(chǎn)品、利用現(xiàn)代生物技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)培育的新產(chǎn)品,涉及傳統(tǒng)生物產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵差別、產(chǎn)業(yè)規(guī)模等諸多因素,至今國際上有關(guān)生物產(chǎn)業(yè)的定義尚無明確界定[1]。國家發(fā)改委在《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》的研究編制過程中,將生物產(chǎn)業(yè)定義為“將現(xiàn)代生物技術(shù)和生命科學應用于生產(chǎn)以及應用于經(jīng)濟社會各相關(guān)領(lǐng)域,為社會提供商品和服務(wù)的統(tǒng)稱,主要包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造、生物環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域”[2]。
生物與健康產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)且互為交融。健康產(chǎn)業(yè)主要包括醫(yī)療保健服務(wù)業(yè)和醫(yī)療保健相關(guān)產(chǎn)業(yè)。醫(yī)療保健服務(wù)業(yè)由向公眾和個人提供預防、治療、護理、康復等醫(yī)療保健服務(wù)的衛(wèi)生機構(gòu)和醫(yī)療保障組織組成。醫(yī)療保健相關(guān)產(chǎn)業(yè)包括老年護理、健康管理、醫(yī)療旅游、美容養(yǎng)生等延伸性保健服務(wù),以及為醫(yī)療保健服務(wù)提品和支持的產(chǎn)業(yè)。
我國廣州、寧波等市根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)特點與經(jīng)濟社會發(fā)展需求,將生物與健康確立戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以培育,為此,有必要探討生物與健康產(chǎn)業(yè)的概念與內(nèi)涵,依此調(diào)查產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模、水平、結(jié)構(gòu)等基本情況,及時為各部門制定政策、開展宏觀調(diào)控提供依據(jù)。
2 產(chǎn)業(yè)構(gòu)成
目前,國內(nèi)外關(guān)于生物與健康產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵的理論研究成果不多[3],我國相關(guān)的產(chǎn)業(yè)分類指導和統(tǒng)計管理等制度出臺相對滯后,導致國家的生物產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值通過參考國內(nèi)外材料估算的方法獲得[4],數(shù)據(jù)準確性差,甚至不能反映其中的核心產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的情況,國家亟須建立一套相關(guān)的政策體系。
2.1 國家產(chǎn)業(yè)政策
在產(chǎn)業(yè)構(gòu)成上,2011年11月,國家科技部《“十二五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》,明確指出我國現(xiàn)階段重點發(fā)展的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源和生物環(huán)保五大領(lǐng)域[5]。2012年12月,國務(wù)院《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,提出大力發(fā)展生物醫(yī)藥、生物醫(yī)學工程、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源、生物環(huán)保、生物服務(wù)七個重點領(lǐng)域[6]。然而上述文件對各領(lǐng)域的概念與內(nèi)涵并無明確闡述。2012年9月,國家發(fā)改委《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導目錄(公開征求意見稿)》,其中生物產(chǎn)業(yè)包括生物醫(yī)藥、醫(yī)療器械、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物服務(wù)、海洋生物六個小類和23個條目,初步勾畫了生物產(chǎn)業(yè)作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的基本組成。
2.2 產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵探索
全面準確的產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計需要對產(chǎn)業(yè)內(nèi)各領(lǐng)域進行細分與測算。2008年,國家發(fā)改委著手建立生物產(chǎn)業(yè)運行監(jiān)測系統(tǒng)。2008年7月,該委召開“建立我國生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系研究課題”討論會,總結(jié)生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計試點工作,提出生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系主要包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造、生物環(huán)保和生物服務(wù)六大塊內(nèi)容,討論完善我國生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系。2012年初,國家發(fā)改委、工信部等部門召開聯(lián)席會議,提交了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)統(tǒng)計目錄》與《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)行業(yè)分類統(tǒng)計目錄》,對戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計調(diào)查方法研究進行論證,提出認真做好生物產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢的監(jiān)測和分析,加強信息引導,采取多種形式利用數(shù)據(jù)資源,促進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。然而,由于生物與健康產(chǎn)業(yè)涉及的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛,同時貫穿產(chǎn)業(yè)活動中研發(fā)、生產(chǎn)、流通和服務(wù)等多個環(huán)節(jié),隨著技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)分化和產(chǎn)業(yè)融合的不斷發(fā)展,該產(chǎn)業(yè)的子產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性強、產(chǎn)業(yè)邊界模糊等特征日益凸顯,對產(chǎn)業(yè)的分類和統(tǒng)計標準設(shè)計要求較高,相關(guān)的指導和管理政策一直未能出臺。
3 國內(nèi)部分省市相關(guān)政策
在國家尚未出臺統(tǒng)一的生物與健康產(chǎn)業(yè)相關(guān)分類和統(tǒng)計辦法的情況下,國內(nèi)各省市紛紛結(jié)合區(qū)域情況開展相關(guān)嘗試性工作,在為區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策依據(jù)的同時,也為國家相關(guān)政策的制定提供了參考。2011年12月,黑龍江開展全省生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計工作,將生物產(chǎn)業(yè)分為生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源、生物環(huán)保五大領(lǐng)域,然而關(guān)于各領(lǐng)域的定義與具體范疇未見,由科技管理部門負責推進。2010年,南寧市發(fā)改委委托南寧市統(tǒng)計局和廣西社科院開展生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系與產(chǎn)業(yè)指標課題研究并于2011年3月通過了成果評審,界定了生物產(chǎn)業(yè)的統(tǒng)計范疇,提出了生物產(chǎn)業(yè)指標體系及具體統(tǒng)計方法,但具體內(nèi)容未見。至2012年初,已有云南、四川等十多個省市初步設(shè)立了新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計指標監(jiān)測體系,對生物產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)進行統(tǒng)計,其中以云南省、江蘇省無錫市、浙江省寧波市對生物與健康產(chǎn)業(yè)的界定較為詳盡。
3.1 云南省跨越一、二、三產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計生物產(chǎn)業(yè)
云南省實施“生物經(jīng)濟強省”戰(zhàn)略,2007年4月,省發(fā)改委《云南省生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》,提出“生物產(chǎn)業(yè)(煙草產(chǎn)業(yè)除外)指的是從事生物產(chǎn)品研究開發(fā)、生產(chǎn)和生物技術(shù)服務(wù)的產(chǎn)業(yè),包括:生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造(輕工、化工)、生物能源、生物服務(wù)業(yè)等?!?010年10月,云南省政府發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)辦公室《云南省生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計報表制度(試行)》,將生物產(chǎn)業(yè)界定為“指以生命科學理論和生物技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合信息學、系統(tǒng)科學、工程控制等理論和技術(shù)手段,通過對生物體開展研究并制造產(chǎn)品,或改造動物、植物、微生物并使其具有所期望的品質(zhì)特性,為社會提供商品和服務(wù)的行業(yè)的統(tǒng)稱,包括生物農(nóng)業(yè)、生物林業(yè)、生物醫(yī)藥、生物能源、生物制造、生物環(huán)保、生物服務(wù)等領(lǐng)域?!痹撝贫纫浴秶窠?jīng)濟行業(yè)分類(GB/T4754-2002)》為依據(jù)設(shè)置云南省生物產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計指標及口徑范圍,對生物產(chǎn)業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售和利稅等情況進行統(tǒng)計,指標體系涵蓋一、二、三產(chǎn)業(yè)。該制度將煙草產(chǎn)業(yè)納入生物農(nóng)業(yè)統(tǒng)計范疇,因為云南省是我國最重要、規(guī)模最大的烤煙和卷煙生產(chǎn)基地,煙草種植業(yè)、卷煙工業(yè)是該省農(nóng)業(yè)和工業(yè)的重要組成部分。煙草產(chǎn)業(yè)是該省最具比較優(yōu)勢、最有特色的產(chǎn)業(yè)之一,是省財政的主要支柱,所創(chuàng)稅收自1988年起一直位居全省各產(chǎn)業(yè)之首,最高年份占全省70%。此外,煙草產(chǎn)業(yè)還促進了其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,是該省的重要產(chǎn)業(yè)。2011年,云南省生物產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達4100億元,成為全省重要的支柱產(chǎn)業(yè)。但是,關(guān)于產(chǎn)值的具體構(gòu)成未見報道。
3.2 江蘇省無錫市分十大領(lǐng)域統(tǒng)計生物產(chǎn)業(yè)
2012年1月,無錫市統(tǒng)計局、發(fā)改委《無錫市新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計監(jiān)測制度(試行)》,對該市物聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能環(huán)保、生物產(chǎn)業(yè)等十大新興產(chǎn)業(yè)開展統(tǒng)計監(jiān)測,該制度將生物產(chǎn)業(yè)界定為“包括生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè):主要是生物能源、生物工業(yè)、生物農(nóng)業(yè)、生物環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè):是指以新技術(shù)、新工藝、新劑型、新裝備等的開發(fā)應用為特征,是蘊含巨大經(jīng)濟社會效益、最具廣闊發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè),主要包括生物技術(shù)藥、中藥、小分子藥物和醫(yī)療器械、生物試劑、醫(yī)用材料等?!痹谠撝贫鹊慕y(tǒng)計分類目錄中,將生物產(chǎn)業(yè)分為生物醫(yī)藥制造、生物藥品制造、中藥制造、醫(yī)療器械和醫(yī)用材料制造、生物工業(yè)產(chǎn)品制造、生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)品制造、生物環(huán)保產(chǎn)品制造、生物能源產(chǎn)品制造、藥用包裝材料、其他十大領(lǐng)域,統(tǒng)計生物產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值、新產(chǎn)品產(chǎn)值、主營業(yè)務(wù)收入和從業(yè)人員數(shù)。但是,對于各領(lǐng)域的具體統(tǒng)計范疇及其與《國民經(jīng)濟行業(yè)分類》的關(guān)聯(lián)未見,由市科技局與市農(nóng)業(yè)委員會負責核定相關(guān)企業(yè)名錄并組織統(tǒng)計工作。無錫市發(fā)改委公布的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展數(shù)據(jù)顯示,2012年1~10月該市生物技術(shù)和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值(營業(yè)收入)為252.75億元,同比增長9.1%。
3.3 浙江省寧波市采用匯總系數(shù)統(tǒng)計生命健康產(chǎn)業(yè)
2013年3月26日,寧波市統(tǒng)計局、市加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)工作領(lǐng)導小組辦公室《寧波市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計分類目錄(試行)》,以《國民經(jīng)濟行業(yè)分類(GB/T4754-2011)》為依據(jù),根據(jù)具體類別與相關(guān)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度確定不同的統(tǒng)計匯總系數(shù),對該市節(jié)能環(huán)保、生命健康、新能源、海洋高技術(shù)等八個戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)進行統(tǒng)計。其中,生命健康產(chǎn)業(yè)包括生物制品制造產(chǎn)業(yè)、生物工程設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)應用產(chǎn)業(yè)三個子產(chǎn)業(yè),下分十個領(lǐng)域。
4 生物與健康產(chǎn)業(yè)概念與內(nèi)涵
在我國現(xiàn)行的生物與健康產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計體系下,本文以國家產(chǎn)業(yè)政策為基礎(chǔ),參考國內(nèi)各省市產(chǎn)業(yè)界定方法,將生物與健康產(chǎn)業(yè)界定如下:
4.1 產(chǎn)業(yè)概念
生物與健康產(chǎn)業(yè)是指以生命科學理論和生物技術(shù)為基礎(chǔ)向社會提供商品和服務(wù)的行業(yè)的統(tǒng)稱,包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物環(huán)保、生物制造、生物醫(yī)學工程、生物技術(shù)服務(wù)、健康服務(wù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
4.2 產(chǎn)業(yè)構(gòu)成
(1)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè):是指以現(xiàn)代生命科學理論為基礎(chǔ),與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)合,利用生物體及其細胞、亞細胞和分子的組成部分或以其作為作用對象,結(jié)合工程學、信息學等手段開展研究及制造產(chǎn)品或改造動物、植物、微生物等,并使其具有所期望的品質(zhì)、特性,進而為社會提供商品和服務(wù)手段的綜合性技術(shù)體系,其內(nèi)涵包括生物醫(yī)藥產(chǎn)品研制、規(guī)?;a(chǎn)和流通、服務(wù)等。該產(chǎn)業(yè)主要包括化學藥品原料制造、化學藥品制劑制造、中藥飲片加工、中成藥制造、生物及生化制品的制造、衛(wèi)生材料及醫(yī)藥用品制造、醫(yī)療儀器設(shè)備及器械制造以及制藥專用設(shè)備制造[2]。
(2)生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè):是指運用基因工程、發(fā)酵工程、酶工程以及分子育種等生物技術(shù)培育動植物新品種,以及生產(chǎn)農(nóng)業(yè)投入品如生物農(nóng)藥、獸藥與疫苗、生物肥料以及生物農(nóng)用材料所形成的產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè)生物種業(yè)、生物飼料、生物農(nóng)藥、生物肥料、生物疫苗等重點領(lǐng)域[7]。
(3)生物能源產(chǎn)業(yè):生物能源是指由生物質(zhì)轉(zhuǎn)變而成的能源,是從能源作物、林業(yè)廢棄物和有機廢料等生物質(zhì)中產(chǎn)生的能源,包括來自樹木的木材能源和來自非木材的農(nóng)業(yè)作物的農(nóng)業(yè)能源,其中儲存著可用于產(chǎn)生電能、熱能、液體燃料及氣體燃料的化學能源。我國生物能源主要指利用淀粉、糖、動植物油脂以及木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油、沼氣以及生物質(zhì)發(fā)電等[2]。
(4)生物環(huán)保產(chǎn)業(yè):目前國際上尚無統(tǒng)一的界定,一般認為凡是與生物技術(shù)結(jié)合,充分利用生物的特殊功能進行生物凈化、生物修復、生物轉(zhuǎn)化和生物催化,從污染治理、清潔生產(chǎn)、能源開發(fā)到可再生資源利用,多層面、全方位地為解決工業(yè)和生活污染、農(nóng)業(yè)和農(nóng)村面源污染、荒漠化和海水污染等提供相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)的行業(yè),均屬于生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究和應用的范疇,也是其發(fā)展的趨勢和方向[2]。
(5)生物制造產(chǎn)業(yè):包括采用微生物細胞、生物酶,以及基因工程、合成生物學和細胞融合為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)及以發(fā)酵和酶轉(zhuǎn)化為代表的近代生物技術(shù)成果形成的生物制造業(yè),是以現(xiàn)代生物技術(shù)為基礎(chǔ)大規(guī)模生產(chǎn)人類所需基礎(chǔ)化學品與原料等的一種工業(yè)方式,廣泛應用于化工、食品、制藥、造紙、紡織、采礦、能源以及環(huán)境保護等許多重要領(lǐng)域[2]。
(6)生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè):是指運用綜合工程學、生物學和醫(yī)學的理論和方法,提供生物醫(yī)學材料制品、(生物)人工器官、醫(yī)學影像和診斷設(shè)備、醫(yī)學電子儀器和監(jiān)護裝置、現(xiàn)代醫(yī)學治療設(shè)備、醫(yī)學信息技術(shù)、康復工程技術(shù)和裝置、組織工程等產(chǎn)品研制、規(guī)?;a(chǎn)和流通、服務(wù)的產(chǎn)業(yè)。
(7)生物技術(shù)服務(wù)業(yè):是指以現(xiàn)代生物技術(shù)與其他要素為支撐,通過生物技術(shù)的研究、創(chuàng)新、應用、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移、擴散,形成完整的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的服務(wù)活動的總和,是一種創(chuàng)造和傳播生物技術(shù)知識,提供、應用生物技術(shù)知識服務(wù)的產(chǎn)業(yè)體系[2]。
(8)健康服務(wù)業(yè):是指以現(xiàn)代或傳統(tǒng)醫(yī)學技術(shù)為主要支撐,以醫(yī)療服務(wù)、健康理療、康復調(diào)理、生殖護理、健康管理為主體的,為人類健康服務(wù)的綜合性體系。
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關(guān)鍵詞:基因;轉(zhuǎn)基因生物材料;經(jīng)濟特性;成本結(jié)構(gòu);市場結(jié)構(gòu);用戶需求特征
中圖分類號:F014.36
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2009)09-0037-02
1 轉(zhuǎn)基因生物材料的定義
應用轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研究和開發(fā)而獲得的帶有特異生物遺傳信息的基因、重組載體、轉(zhuǎn)化體、融合細胞和組織,以及用這些生物材料制備的活性制劑。它們主要是用于進一步的轉(zhuǎn)基因生物新品種、藥品等的研究。作為一種特殊的商品,轉(zhuǎn)基因生物材料的交易是伴隨著生物技術(shù)的發(fā)展逐漸興起的,大多數(shù)是以科研機構(gòu)以及具有生物技術(shù)研發(fā)能力的生物及制藥公司為目標客戶。
2 轉(zhuǎn)基因生物材料的經(jīng)濟特性
2.1 轉(zhuǎn)基因生物材料的可復制性
生物之所以能夠?qū)⑵涮囟ǖ男誀畲鄠鞫话l(fā)生改變,正是得益于帶有其遺傳信息的基因以及與之相關(guān)的各類遺傳物質(zhì)能夠通過一系列復雜的生化反應而進行復制,從某種意義上說,轉(zhuǎn)基因生物材料最大的價值正是在于其能夠在合適的生化條件下產(chǎn)生復制,并且從經(jīng)濟學上來講,生產(chǎn)這類轉(zhuǎn)拱因生物材料每單位所增加的邊際成本都非常小,甚至趨近于零,盡管前期研發(fā)投入的資金都非常巨大。轉(zhuǎn)叢因生物材料的可復制性一方面為轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)的發(fā)展和廣泛應用提供了必要的條件,但同時也帶來了一系列與之相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)保護問題,這類產(chǎn)品的提供商必須在不正當復制的情況具有很大不確定性的條件下,開展利潤最大化的交易和定價決策。
2.2 轉(zhuǎn)基因生物材料使用效用的滯后性
轉(zhuǎn)基因生物材料的需求方多為大學、轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)研究機構(gòu)以及具有轉(zhuǎn)基因分子生物技術(shù)研究實力的生物和制藥公司,他們應用這些轉(zhuǎn)基因生物材料可以作進一步的遺傳轉(zhuǎn)化研究。由于科學研究的巨大風險和不確定性,應用這些轉(zhuǎn)基因生物材料能否達到預期的科研目的,得山預期的科研成果,不僅僅取決于轉(zhuǎn)基因生物材料本身,它與科研人員的科研能力,科研設(shè)備和輔助材料的選用,甚至實驗室的氣溫、光照等自然環(huán)境都密切相關(guān)。
2.3 轉(zhuǎn)基因生物材料的易變性
正如轉(zhuǎn)基因生物材料的定義中所描述的,基因、載體等材料都是以分子計的微小物質(zhì)單位,將它們從自然界中分離出來本身并不容易,但是一旦分離出來,它們又很容易被研究人員修改或是重新組合,現(xiàn)代分子生物學中的酶切技術(shù)便是專門針對修改或是重組DNA而開發(fā)出來的專門技術(shù)。對轉(zhuǎn)基因生物材料的修改或是重組是進行轉(zhuǎn)基因研究的需要本身無可厚非,但是這同樣會帶來相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)問題,畢竟僅僅一兩個堿基對的改變就將前期科研人員的大量工作形成的權(quán)益予以否定實在是一件令人難以接受事情。
3 轉(zhuǎn)基因生物材料的成本結(jié)構(gòu)
3.1 研制開發(fā)成本高,生產(chǎn)制造成本低
轉(zhuǎn)基因生物材料生產(chǎn)的一個重要的特征是研發(fā)成本極高但此后的復制生產(chǎn)成本很低,以至于相對于其母本的研發(fā)成本,再增加一個副本的成本幾乎可以忽略不計。一種轉(zhuǎn)基因生物材料的研發(fā)通常需要投入大量的人力物力,其費用極為高昂,而且這些成本大部分是沉淀成本,即一旦這種材料研究終止或是失敗,成本就不能收回。一個基因從分離、測序直到功能鑒定取得成功,研究費用通常需要數(shù)百萬甚至數(shù)千萬美元。但是,一旦這個基因成為穩(wěn)定的材料,則復制它的一個副本就只需要提供特定的生化反應環(huán)境進行培養(yǎng),成本不過數(shù)美元而已。
3.2 生產(chǎn)過程中固定成本商,可變成本低
相對于傳統(tǒng)產(chǎn)品,轉(zhuǎn)基因生物材料類產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出了高固定成本,低邊際成本的特點。由于
轉(zhuǎn)基因生物材料的生產(chǎn)一般是在嚴格的實驗室環(huán)境中進行,需要先進的生化反應儀器設(shè)備以及配套的生化試劑,在正式復制母本之前需要完成很多前期工作,這些都是作為生產(chǎn)的固定成本投入,往往耗資巨大,而一旦有了轉(zhuǎn)基因生物材料的母本,多生產(chǎn)一個副本的成本便幾乎為零,增加的變動成本幾乎可以忽略不計,與產(chǎn)量水平無關(guān),這樣的成本結(jié)構(gòu)自然而然形成了巨大的規(guī)模經(jīng)濟效益,轉(zhuǎn)基因生物材料供應商生產(chǎn)得越多,平均成本就越低,如圖:
其成本函數(shù)可以表示為C=C0+cQ(其中Q表示轉(zhuǎn)基因生物材料的產(chǎn)量,c表示產(chǎn)量為Q時轉(zhuǎn)基因生物材料的總成本,C0為轉(zhuǎn)基因生物材料生產(chǎn)的固定成本,c為轉(zhuǎn)基因生物材料的邊際成本,根據(jù)轉(zhuǎn)基因生物材料的特點,我們可以得出,這里c很小。
4 轉(zhuǎn)基因生物材料的市場結(jié)構(gòu)
由于轉(zhuǎn)基因生物材料的生產(chǎn)具有唯一性、獨創(chuàng)性以及特殊的成本結(jié)構(gòu),因此很容易導致生產(chǎn)者壟斷。一方面,市場規(guī)模的擴大幾乎不會受到邊際成本MC和平均成本AC遞增的限制,產(chǎn)量很容易擴大到足夠壟斷整個市場;另外由于屬于生物技術(shù)研究中上游的產(chǎn)品,轉(zhuǎn)基因生物材料供應商之間的競爭往往表現(xiàn)為資金、技術(shù)及科研實力的競爭,行業(yè)壁壘很高,加上生物材料通常被作為知識產(chǎn)權(quán)來保護,市場先人者具有很大的優(yōu)勢,后入者只能被動跟隨。由于壟斷程度的不同,轉(zhuǎn)基因生物材料的市場結(jié)構(gòu)一般情況下分為寡頭壟斷市場和壟斷競爭市場。
(1)寡頭壟斷市場。
在寡頭壟斷市場上存在這樣的龍頭企業(yè),它們的產(chǎn)品不一定是最好的,但憑借規(guī)模經(jīng)濟享受對較小的競爭對手的價格優(yōu)勢。處于這種壟斷地位的廠家在生物材料投入市場初期,可以利用該產(chǎn)品需求彈性小的特點進行“高價定價策略”。但從長遠來看為維持寡頭壟斷地位,廠家一般一方面采取“限制定價”,即防止其他競爭者受高額利潤引誘而進入該市場,分割市場份額;另一方面,他們會緊跟技術(shù)發(fā)展前沿,對原有產(chǎn)品進行更新?lián)Q代,以保持技術(shù)的領(lǐng)先性;同時他們會增加產(chǎn)品的“轉(zhuǎn)移成本”,鎖定客戶,防止客戶的流失。
(2)壟斷競爭市場。
由于生物技術(shù)的變革速度,長期在市場中占據(jù)壟斷地位的廠家并不存在,許多潛在的進入者對自己的產(chǎn)品進行差異化,從而使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變,從同質(zhì)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€差異產(chǎn)品的行業(yè),即形成了壟斷競爭的市場結(jié)構(gòu),在這個市場中,一個企業(yè)處于有著眾多差別產(chǎn)品的市場競爭中,企業(yè)必須為自己的產(chǎn)品增加價值,使自己的轉(zhuǎn)基因生物材料和競爭對手有所區(qū)別,即要實施產(chǎn)品差別化戰(zhàn)略。為了給自己的產(chǎn)品制定合適的價格,他們多采取“多重價格定價”策略,即根據(jù)不同用戶的對產(chǎn)品的偏好不同,以至于最大支付意愿的不同來對同一產(chǎn)品進行不同的定價策略,從而獲得利潤的最大化。在生物技術(shù)領(lǐng)域存在大量這樣的公司,盡管有的規(guī)模并不大,但是其提供的轉(zhuǎn)基因生物材料在特定的科研領(lǐng)域內(nèi)都具有很強的壟斷力量,以此來獲取超
額利潤。
5 轉(zhuǎn)基因生物材料的用戶需求特征
(1)轉(zhuǎn)基因生物材料的交易多在特定的生物技術(shù)知識網(wǎng)絡(luò)中進行,產(chǎn)品價格彈性較小。
對于轉(zhuǎn)基因生物材料的用戶來說,這類產(chǎn)品是屬于他們進行科學研究的“原材料”,應用這些材料進行后續(xù)的轉(zhuǎn)基因研究對科研人員的專業(yè)知識,科研條件及研究經(jīng)費等都有較高的要求。也就是說,對這些生物材料有需求的人都是處在特定的生物技術(shù)知識網(wǎng)絡(luò)之中,他們的研究領(lǐng)域相對固定,因此需求具有一定程度的剛性,再加上這類轉(zhuǎn)基因生物材料大都是針對某一特定的轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究領(lǐng)域,相互替代的可能性很小,故其價格對需求量的影響不像傳統(tǒng)商品那樣明顯,呈現(xiàn)出產(chǎn)品價格彈性較小的特征。
(2)用戶需求偏好具有很大不確定性。
轉(zhuǎn)基因生物材料特殊的經(jīng)濟特性和成本結(jié)構(gòu)使得傳統(tǒng)的定價策略無法為這類產(chǎn)品確定一個最優(yōu)的價格。最理想的方法是根據(jù)這類材料對不同客戶的價值來定價,因為科研機構(gòu)的實力,科研項目的進度、目標以及項目預算大小、來源,甚至科研人員的學術(shù)網(wǎng)絡(luò)等等對這些“原材料”的采購決定都有著很大的影響,同樣的轉(zhuǎn)基因生物材料,對于上述特征不同的客戶來說所具備的價值可能相去甚遠。轉(zhuǎn)基因生物材料的供應商能做的就是更多地依賴客戶信息以便根據(jù)偏好來對客戶進行分類,因此,廠商有必要根據(jù)客戶類型進行產(chǎn)品定制和差別定價,因為它們的用途和價值是相對不同的。此時,對于差異化的轉(zhuǎn)基因生物材料,定價策略是以客戶評價或他們的邊際支付意愿為基礎(chǔ),而不是生產(chǎn)的邊際成本。
(3)轉(zhuǎn)基因生物材料用戶具有鎖定效應。
使用特定轉(zhuǎn)基因生物材料對用戶來說還具有較強的成本鎖定效應。對傳統(tǒng)產(chǎn)品來說,一個產(chǎn)品往往是獨立使用的,采用另外的產(chǎn)品對它進行替代并不需要額外的成本。而由于轉(zhuǎn)基因生物材料本身的技術(shù)特性以及用戶需求的特殊性,從這種材料的開發(fā)伊始,到它供給客戶用作下游的基因轉(zhuǎn)化研究,都是一項系統(tǒng)的生物技術(shù)工程,其中涉及的基因工程、酶工程、試劑配制、設(shè)備檢測等等環(huán)節(jié)都可能因為材料的不同而產(chǎn)生巨大變化。
關(guān)鍵詞:采油工程;現(xiàn)狀;應用;展望
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.063
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源問題一直是一個十分重要的方面。社會經(jīng)濟的發(fā)展,導致社會發(fā)展和居民日常生活對石油資源的需求量日益增大。需求量不僅僅表現(xiàn)在對數(shù)量上,還表現(xiàn)在對于質(zhì)量上。石油資源作為我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱能源之一,平均采收率依然較低。采油工程技術(shù)作為油田開發(fā)中最重要的技術(shù),面臨著注水和化學驅(qū)之后采收率較低的窘境,因此研究新采油工程技術(shù),成為石油企業(yè)所面臨的重要任務(wù)。改善當前石油采收率低的現(xiàn)狀,提升我國石油開發(fā)能力,來面對日益激烈的石油開采趨勢,研究新型采油工程技術(shù)成為石油企業(yè)所需要盡快解決的問題。
1 我國采油工程技術(shù)現(xiàn)狀
1.1 產(chǎn)能下降嚴重
任何技術(shù)都具有適用性和使用期限。采油工程技術(shù)的應用也一樣具有適用周期,在早期的石油開采時,普通技術(shù)既可以滿足生產(chǎn)需求,且投入低。但石油是不可再生資源,隨著開采量的提高,石油存量也越來越少,就需要使用更加復雜的方式來開采。具體表現(xiàn)為目前油田開采已進入二次或者三次開采階段,但這種方式極大的增加了成本。
1.2 設(shè)備較陳舊
我國的采油工程技術(shù)經(jīng)過了幾次更新和改革,但是基礎(chǔ)設(shè)備的更新速度卻較慢,并沒有脫離整體的技術(shù)框架。隨著采油作業(yè)的進行,部分采油設(shè)備已出現(xiàn)問題,如生銹、老化和堵塞等,嚴重的阻礙了日常的生產(chǎn)。這需要日常進行治理和維修,且要從整體的角度和思路來對目前的陳舊設(shè)備進行更新。
1.3 堵水效果較差
目前我國油田所采用的采油動作多為“堵水、酸洗、人工舉升”的模式,但隨著油田開采的進行,堵水效果日益變差。主要原因是堵水劑的成本高且適應性差,不滿足現(xiàn)今開采的需要。另外,隨著堵水劑進入地層的范圍加大,缺少更好的采收率支持。
2 新技術(shù)在采油工程中的應用
目前高科技技術(shù)迅猛發(fā)展,代表的有:納米技術(shù)、生物技術(shù)和信息技術(shù)等。采油工程技術(shù)現(xiàn)今既面臨挑戰(zhàn)又迎來了好的發(fā)展機遇。
2.1 信息技術(shù)在采油工程中的應用
在傳統(tǒng)行業(yè)中,石油行業(yè)對于信息技術(shù)和計算機的應用較早。計算機發(fā)展的前期,采油工程中石油勘探資料的處理就應用計算機技術(shù),成為當時計算機的主要用戶。目前采用工程領(lǐng)域中應用的信息技術(shù)則更加廣泛,如:過程模擬、虛擬實現(xiàn)等。
2.2 生物技術(shù)在采油工程中的應用
(1)微生物勘探技術(shù)。我國的微生物勘探技術(shù)已經(jīng)進行工業(yè)性試驗,為下一部研究和應用提供支持。微生物勘探技術(shù)的特點主要是:操作簡單、成本低和重復性好等,目前大多數(shù)石油企業(yè)都應用該項技術(shù)。
(2)微生物采油技術(shù)。微生物采油也叫細菌采油,是現(xiàn)代的生物技術(shù)應用在采油領(lǐng)域中的實踐,是繼熱力采油、混相驅(qū)及化學驅(qū)之后發(fā)展出來的三采技術(shù)。對于近于枯竭和含水量較高的老油田較為適用。目前菌種的培育和選擇已經(jīng)從自然界篩選和本源微生物的混合菌種發(fā)展成為遺傳工程培育高效菌種。國外的微生物采油領(lǐng)域發(fā)展較快,微生物菌種種類較多,不同菌種的作用效果也不同。
2.3 新材料在采油工程中的應用
目前采油工業(yè)對材料的使用要求越來越高,主要總結(jié)為以下幾個方面:一是耐磨材料及其先進的工藝;二是材料腐蝕防護;三是管道鋼的增韌止裂;還有新型材料在管接頭、提升采收率等方面也應用較多。但是由于缺乏先進的材料研究和試驗中心,還存在一定的不足,缺乏新材料研究的創(chuàng)新能力。
2.4 納米技術(shù)采油工程中的應用
傳統(tǒng)技術(shù)需要與新型納米技術(shù)相結(jié)合,才能為石油行業(yè)的發(fā)展帶來更好的未來。我國的在石油工程中采用納米技術(shù)還處于初級階段,主要表現(xiàn)為納米材料對傳統(tǒng)材料的改性上。目前我國已開展的研究包括:環(huán)保型水性納米涂料和涂層技術(shù)等。但對于納米技術(shù)應用在石油開采方面,目前由于投入的研究較少,這方面的技術(shù)還不夠成熟,處于探索階段。需要未來在納米技術(shù)在采油工程的應用的各個領(lǐng)域加大研發(fā)力度。
3 采油工程技術(shù)的展望
新時期下,我國的生物、信息和能源等領(lǐng)域的發(fā)展速度很快,采油工業(yè)在應用高科技技術(shù)后將會迎來更好的發(fā)展,同時也會面臨更大的挑戰(zhàn)。我國石油工業(yè)目前所面臨的主要問題是:西部沙漠超深油田的開采、高含水油田開采和低滲透油田開發(fā)等。為了有效的解決目前石油開采所面臨的困難,石油企業(yè)需要尋求先進的技術(shù),處理好企業(yè)效益和技術(shù)投入之間的平衡,避免出現(xiàn)不計成本的應用先進技術(shù)。需要將先進技術(shù)合理的應用到石油開采中,進行合理的研究和規(guī)劃。需要重點支持應用企業(yè),把握市場經(jīng)濟的準則,多鼓勵高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè),有效的促進高新技術(shù)能夠在采用工程上合理應用。
參考文獻:
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[2]劉婷婷,謝錦柱等.采油工程技術(shù)的發(fā)展探討[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2012(16).
[3]衛(wèi)秀芬,周文慶.論提高采油工程規(guī)劃方案的質(zhì)量[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2010(11).
【關(guān)鍵詞】精細化工;研究
引 言
精細化工,顧名思義就是指生產(chǎn)比較精細的化學產(chǎn)品行業(yè)的統(tǒng)稱。精細化工的產(chǎn)品種類眾多,產(chǎn)品的科技附加值高,其產(chǎn)品直接服務(wù)于各高科技領(lǐng)域,直接體現(xiàn)著一個國家的化工發(fā)展水平。因此,世界上許多國家都加大了在精細化工方面的研發(fā)和生產(chǎn)投入,以不斷提高在國際市場上的競爭力。精細化工包含了醫(yī)藥、合成材料、食品添加劑、飼料添加劑、油添加劑、電子化學品、生化產(chǎn)品等,隨著經(jīng)濟及科技的不斷發(fā)展,精細化學品的應用領(lǐng)域還在不斷擴大。
一、精細化工的發(fā)展情形 第一,行業(yè)本身的研究力度有待加強。特別是在技術(shù)密集性和產(chǎn)品功能性方面的根本缺乏深刻認識。雖然研究人員也了解精細化工的必要性與迫切性,但是由于在技術(shù)方面是有限的,沒能成為發(fā)展的科學方法,國內(nèi)的大多數(shù)精細化工企業(yè)目前仍處在初級階段。 第二,引進技術(shù)多,自我開發(fā)創(chuàng)新能力明顯不足。只是片面的停留在重點研究合成以及工藝上,沒能充分把握工程開發(fā)、應用研究以及市場開發(fā)等具體措施,許多精細化工產(chǎn)品都是在進行模仿,一味的模仿是不能創(chuàng)造出屬于自己獨特的風格與特色的。 第三,人才資源和專業(yè)研究機構(gòu)的缺乏。精細化工技術(shù)研究部門和課題的分散、重復等一系列問題并沒有從根本上進行解決,再加上在人才方面的缺乏,從而導致我國化學品精細化率僅為40%且停滯不前,想要達到60%的標準仍待有提高。
二、精細化工的特性 1、多品種 我國目前的精細化工產(chǎn)品已有十萬多種,精細化工產(chǎn)品具有不同的特點,精細化工產(chǎn)品包括了染料、農(nóng)藥、顏料、涂料(及高純物和試劑、磁性材料、感光材料等等)、日用化學品、化學藥品和功能高分子材料、食品和飼料添加劑等等十一大類,兩萬至三萬的品種合計三十多個類別劃分,超過了我國的四萬個化工行業(yè)產(chǎn)品品種一半之多。企業(yè)其精細化工產(chǎn)品包含農(nóng)藥、醫(yī)藥、涂料、表面活性劑、功能性高分子材料、粘膠劑、阻燃劑等六十多個品種,十四個大類。 2、小規(guī)模 (1)當今的工業(yè)精細化產(chǎn)品的用量不大、專用性強、效能高,有十分快的更新速度。較小批量的化工工業(yè)試劑較少,跟較大噸位規(guī)?;净は啾容^不一樣,基本只是較大化工試劑的很少一部分,例如上海一家精細化工企業(yè),這家小工業(yè)的試劑僅8t左右,卻是數(shù)千噸級的大生產(chǎn)規(guī)模。 (2)一些精細化工企業(yè)設(shè)置容量較小的可燃液體儲罐,位于上海某地區(qū)的一家化工園區(qū)包含甲和乙兩種類別液體儲罐,甲、乙兩種儲量只有200m3左右,按照《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》來區(qū)分,只相當于條例規(guī)范的裝置儲罐。但是根據(jù)國家標準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》劃分可燃液體的容質(zhì)量。 (3)精細化工企業(yè)占地面積相對較小,據(jù)統(tǒng)計一般精細化企業(yè)占地面只有積2-3ha左右,更小的精細化工企業(yè)才1ha,大的精細化工企業(yè)不到5ha,場地都留有一定的發(fā)展用地。 3、 操作條件溫和 相比石油化工的高壓高溫的特點,精細化工企業(yè)操作條件更加溫和。而且多為間歇式、復配型生產(chǎn)。大量采用不同劑型和復配技術(shù)及其商品化的物理過程,且精細化工企業(yè)多以封閉式廠(庫) 房建筑形式為主,這幾點特征是制定精細化工設(shè)計防火標準的基礎(chǔ)方面。
三、精細化工發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù) 在精細化工的發(fā)展中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有納米技術(shù)、催化技術(shù)和生物工程技術(shù)等。 1、納米技術(shù) 納米技術(shù)是近些年來發(fā)展非常迅速的高科技技術(shù),在精細化工行業(yè)也有著廣泛的應用,成為影響精細化工發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。將納米技術(shù)與精細化工相結(jié)合可以生產(chǎn)納米聚合物如用于制造高強度質(zhì)量比的透明絕緣材料、高強纖維、離子交換樹脂等;日用化工及其它行業(yè)利用納米技術(shù)可以生產(chǎn)出更高檔的化妝品、納米色素、納米感光膠片、納米精細化工材料等。 2、催化技術(shù) 催化技術(shù)是化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展必不可少的技術(shù),對精細化工行業(yè)的發(fā)展來說也是如此,但相對于傳統(tǒng)的化工催化技術(shù)來說,精細化工行業(yè)的催化技術(shù)又有著新的特點。為了促進精細化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要開發(fā)可用于工業(yè)生產(chǎn)的稀土絡(luò)合催化劑、膜催化劑、固體超強酸催化劑等新型催化劑,同時還需要發(fā)展相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)、立體定向合成技術(shù)、固定化酶發(fā)酵技術(shù)等特種生產(chǎn)技術(shù)。 3、生物工程技術(shù) 生物工程技術(shù)是21世紀最有發(fā)展前景的技術(shù),將生物工程技術(shù)與精細化工相結(jié)合,可以有更多種類的精細化工產(chǎn)品和技術(shù)被開發(fā)出來,會將精細化工行業(yè)的發(fā)展推向一個更高的階段,使精細化工產(chǎn)品的研發(fā)出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。在未來需要重點發(fā)展重組DNA技術(shù)和生物反應器技術(shù),這是生產(chǎn)干擾素和多肽等產(chǎn)品的基礎(chǔ)。
四、精細化工的發(fā)展趨勢 1、產(chǎn)品的種類越來越多 近些年來,能源、原材料、航天、信息、生物技術(shù)不斷發(fā)展,而精細化工產(chǎn)品在這些領(lǐng)域都有著廣泛的用武之地。比如,在保健食品和各種改變結(jié)構(gòu)的食品生產(chǎn)中都離不開食品添加劑,在信息技術(shù)發(fā)展中需要功能更加先進的無機非金屬材料,在現(xiàn)代醫(yī)學上所用的各種人造器官很多也屬于精細化學品。目前在發(fā)達國家,精細化工產(chǎn)業(yè)的年增長率達到了4%左右。而我國由于化工產(chǎn)品的精細化率還比較低,而我國的經(jīng)濟和科技發(fā)展速度比較迅猛,因此為了滿足我國正常的發(fā)展需要,在精細化率不斷提高的同時,精細化工產(chǎn)品的種類肯定也會越來越多。 2、精細化工產(chǎn)品的性能將會更加完善 不斷完善精細化工產(chǎn)品的性能也是今后世界精細化工發(fā)展的重點方向,未來精細化工產(chǎn)品的物理功能、化學功能、生物功能等更為完善,這些精細化工產(chǎn)品包括功能膜材料、有機電子材料、信息轉(zhuǎn)換與信息記錄材料等。由于電子工業(yè)和信息科學技術(shù)的發(fā)展,對導電功能材料的需要越來越多,目前,導電塑料、導電橡膠、透明導電薄膜、導電膠黏劑和導電涂料等的發(fā)展很快,并已經(jīng)工業(yè)化。對信息技術(shù)的發(fā)展來說,十分重要的材料是光導纖維材料、各種信息記錄材料和新型傳感器用的高分子材料等,此外,精細陶瓷的研究、開發(fā)日益受到重視,主要開發(fā)的材料有:高絕緣性陶瓷,它用于集成電路的基極和放熱性絕緣基板等。 3、向著綠色化方向發(fā)展 綠色發(fā)展是相對于傳統(tǒng)的化工發(fā)展方式而言的,精細化工的綠色化是指在精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中對周圍環(huán)境的污染較小甚至沒有污染產(chǎn)生。發(fā)展綠色精細化工必須發(fā)展綠色精細化工技術(shù),例如采用生物技術(shù)生產(chǎn)精細化工產(chǎn)品,利用計算機技術(shù)實現(xiàn)精細化工業(yè)的自動化,開發(fā)反應條件更容易控制、轉(zhuǎn)化率更高的新技術(shù)與新工藝等。這方面已有一些成功的案例,例如以水性涂料、粉末涂料代替溶劑涂料,從產(chǎn)品使用而言對環(huán)境的危害將變得更小;以可降解材料代替不可降解材料,使報廢產(chǎn)品的處理變得簡單,且無環(huán)境危害之憂。發(fā)展綠色精細化工也是突破經(jīng)濟發(fā)達國家“綠色壁壘”,發(fā)展生產(chǎn)的要求。