提高生物技術類實驗設備技術共享探究

趙東旭， 李漢軍， 李 勤， 李 春， 彭紹春

(北京理工大學 a. 生命學院; b. 實驗室與設備管理處, 北京 100081)

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提高生物技術類實驗設備技術共享探究

趙東旭a， 李漢軍a， 李 勤a， 李 春a， 彭紹春b

(北京理工大學 a. 生命學院; b. 實驗室與設備管理處, 北京 100081)

在對生物過程與藥物改性實驗示范中心及同類實驗室的設備/技術共享體系現狀分析的基礎上，提出了生物技術類專業實驗室如何提高設備和技術共享水平的考量與嘗試措施。包括:① 編輯本“示范中心”的技術手冊；② 手冊內容除介紹技術的原理和所用的設備外，還包括設備的存放房間、技術負責人、常見問題等，使手冊的內容相當“豐富”；③ 技術體系在研究生班上進行宣講；④ 網上介紹。這些措施不但方便了學生對所在的實驗室內的眾多實驗內在技術與設備的了解、應用，同時也實現了“以技術體系共享帶動、促進設備共享；以設備共享帶動設備管理和提高使用效率”的實驗室建設理念。

生物技術； 實驗室管理； 設備共享； 技術共享

0 引 言

科學研究取得的每一項重要成果，除需要研究人員的思路創新之外，所需的研究設備的專業化和技術體系的進步是必不可少的，生命科學是一交叉學科、實驗學科，其所取得的諸多巨大進展更依賴于研究技術的進步甚至飛躍。如在對痕量生物樣品的DNA進行鑒定前，需要對其進行擴增，每擴增一次，就要加入一次催化劑(即酶，該成分含量少、提取困難)，反應效率低，成本高；隨著耐熱性酶的應用和相關設備(PCR儀)的開發成功，一次投料后可在短短2 h內完成約30次循環(反應)，合成的DNA量足以滿足研究所需；再如自動化的核酸測序技術使得20世紀90年代開始的人類基因組計劃提前5年完成，目前，對于較小的生物基因組可以在約1周時間內完成測序任務，這在以前則須要數月甚至1～2年的時間。目前對于這些重要設備或技術，我們可以稱之為“明星”設備/技術，比較為大家所熟知，通曉性強，但是對于普通的技術或設備，在實驗室間的通曉性較差。加強這一領域的研究對于普通實驗室的管理、提高設備的使用效率有一定的應用價值，為此本文以“生物過程和藥物轉化實驗示范中心”(簡稱“示范中心”)為例，提出“以技術體系(知識體系)共享帶動、促進設備共享，以設備共享促進設備管理”的思路，分析如下。

1 國家或省部級重點實驗室貴重儀器現狀

學生的實踐能力和創新能力的培養來源于實踐環節，實踐的重要平臺，實驗室是現代大學的心臟[1]。對于研究型大學或專業性的研究團體，大型儀器設備是必不可少的基礎條件。據報道，國外的實驗室中所有的大型儀器設備一般均實行開放管理，如美國將科研儀器設備作為一種國家資產，依據有關國家資產管理的法規對科研儀器設備進行管理[2]；英國現有所有的國家重大科研儀器設施均有政府全額資助建設，其產權完全歸政府所有，設施建立了向社會開放共享的制度。隨著國家“211 工程”、“985 工程”等項目的實施，我國高校大型儀器設備得到較快發展，為了最大限度地提高大型設備的利用率，盡量避免重復建設、效率低下、資源浪費等現象，同時也有利于維持一合理的成本攤派和受益分配[3]，目前校內和校際實現設備共享已經成為一種趨勢[1,4-10]。不同的單位提出了有一定區別但核心問題基本相同的方法或措施，主要手段是建立大型貴重儀器設備的共享信息平臺，建立分析測試中心以便對大型或超大型實驗設備進行統一管理，或實行大型儀器設備網絡化管理，網上預約登記，既便于申請人員的使用，又有智能化的監控分析，為后續設備的建設提供客觀參考；建立一支專業化的設備使用和管理隊伍，對上網儀器進行操作、維護、相關人員的培訓等；建立專項的設備維護資金，以確保設備的長期、低故障運行。

目前關于設備、技術體系應用的發展趨勢[8,11]可以歸納如下：

(1) 設備共享。這是對大型、超大型設備的基本要求，全社會的研究團體共享是其最高目標；對于其他的較大型專業設備的共享是局部共享，既提高了利用率，又便于管理，促進了合作與交流。

(2) 技術共享。諸多技術是人類精神財富的一部分，因不涉及盈利目的，一般都歡迎相關的研究人員使用。既促進了使用單位的研究，同時也擴大了對研發單位或人員的影響。

(3) 管理體制的創新。隨著國家對科研、教育等方面的投資力度的增加，相關國家、省部、校級重點實驗室的數量會愈來愈多，購置的設備也隨之增加，用到的高精尖技術及普通技術也愈來愈多，研發的技術也會逐漸增多，尤其是在近期國家自然科學基金委儀器專項的引領下，一系列的普通的高智能儀器和專用設備會逐漸增多，因此儀器及技術的推廣和管理也需要與時俱進，做相應的調整，加強智能化和網絡化。

2 校級“示范中心”設備、技術共享現狀

目前，相關的科研好管理人員在加強對大型、貴重儀器設備實行共享的制度和切實可行的操作程序的同時，也逐步認識到對普通實驗室中設備開展共享的探討[11-16]。如中山大學建立了對校、院兩級實驗中心的創新管理和運行機制，開展了儀器設備實現“統管共用、專管共用、管用適度分離”的運作嘗試，同時建立教學與科研融合、擴大實驗室開放的共享模式[12]。我校除對單價超過8萬元的設備作為貴重儀器設備，實現網上預訂、共享之外，設備處也在生命學院的部分實驗室安裝了預約使用設備，強化對較貴重儀器、設備使用的監管，以提高使用效率和管理水平。卞寧生等[13]也建立了教學型大型儀器實驗室資源共享平臺的構建原則與管理模式。甚至在經濟較為發達的地區建立校企共建實驗室的思路，既解決了高校經費暫時緊張的困境，又緩解了企業智力資源暫時不足難題，實現共贏式發展[11]，促進高校普通實驗室的內涵式發展、有利于培養高素質創新型人才。

但是對于國內眾多大學的普通實驗室，目前一個比較普遍的現象是，現有的專業實驗室、國家級及市級重點實驗室雖然設備清單在網上均可查到，但多隸屬于下轄的各實驗室，如我校的“生物過程和藥物轉化實驗示范中心”(簡稱“示范中心“)下屬有13個分室，雖然研究的大領域相似，實則研究方向差別明顯，所用技術既有共性，又各有特色，涉及到基因操作技術、微生物培養與發酵、生物活性物質的轉化與提取、蛋白質類藥物和其他生物藥物的改性與純化、藥物和生物活性物質的分析、表征與藥理學實驗、劑型改造等相關的研究，對應的設備位于各實驗室，雖便于管理、維護，但共享性不是很強，相關技術的通曉性也不高。通過走訪我校的其他單位以及其他的大學，這種情況比較普遍。歸納起來有如下幾個問題需要改進：① 各實驗室設備、技術獨立性強，互通性弱。普通設備還多處于分散管理、分別使用的現象；對于與設備相關的研究技術(包括最通用的技術和專用技術)還停留在相對孤立的狀態，各單位、實驗室、研究組“各自為政”，小單位(非課題組)內交流情況并不充分，即便是在作為有一定發展的PI制實驗室(首席科學家方式)中，這種現象也很明顯。② 各實驗室設備/技術體系在被本室人員使用時，臨時性強，系統性弱。目前，研究生是研究工作的主要生力軍，囿于知識面的積累比較薄弱、科研素質有待發展等情況，他們對本實驗室設備、技術體系的掌握情況尚不夠全面，對于其他實驗室的了解情況更是不足，尤其在新生進入實驗室開展課題研究的初期階段，這種情況更是令人擔憂，很少有實驗室對新近人員進行設備、技術體系進行全面、系統性介紹。對于諸如像我校“生物過程和藥物轉化實驗示范中心”這樣規模較大的專業實驗室，一般僅是對學生進行安全方面培訓，對于整個設備架構和技術體系一般是采用“摸著石頭過河”的方式進行，既無統一性介紹，又無非常簡單的手冊性資料提供參考。③ 在需求膨脹的前提下，通用設備重復購置，使用率有限。④ 從相關老師角度看，相關老師的技術視野也較多地局限在傳統的或本課題組慣常的設備或技術，對于日益發展的生命科學來說，也顯得有點滯后。

3 提高技術體系共享水平的思考與嘗試

根據了解的問題以及通過思考、討論，我們認為，在目前資源相對緊張的情況下，學校儀器設備資源的共享應該是多層次、多方位、多面向的。為此，為了發揮校級實驗室“生物過程和藥物轉化實驗示范中心”的設備優勢、技術優勢和智力優勢，在對整個設備和技術體系進行梳理的基礎上，根據兄弟院校對普通實驗室開展的提高共享水平的思路[14-16]，提出了提高本“示范中心”技術與設備共享水平的思路與嘗試。具體措施如下：

(1) 編輯“示范中心”的技術手冊。因各分室實際上也采用了類似于國際上比較流行的PI制研究和管理模式，相互間的溝通與交流并非十分明顯，因此首先由各分實驗室各自整理出2-3項主要技術，說明其在相關研究中的作用，同時注明該技術的研究用途，所需要的主要設備。我們根據所收集到的技術進行整理、篩選，尤其是對有啟發性的技術進行重點標注和推廣，匯集成冊、分發到各實驗室。最后歸納的技術體系包括“微生物及應用”、“基因操作及分析”、“蛋白質及生物活性成分的提取與分離”、“生化分析”、“藥物合成及制備”、“藥效學評價”等六方面的內容。

(2) 完善手冊內容。在手冊中，在對每個技術體系介紹時，除包括所歸屬的研究領域、實驗原理、技術應用和所用的設備外，還包括設備的存放房間、技術負責人；同時，我們還根據大家的成功經驗，整理了有利于實驗成功的小貼士，包括常規實驗技巧、常見問題等以及各實驗室推薦的銷售實驗室常用化學試劑、生物試劑、耗材等的商家信息(及聯系方式)、設備維修電話等，以便不時之需。

(3) 開展技術體系講座。由研究生代表將上述資料制作成ppt形式(由相關責任老師修改后)，集中一定時間向本實驗室的全體研究生進行宣講，以擴大該技術的通曉性，以便非本室研究生學習、參考、討論。在宣講時主要介紹該技術的用途，簡要介紹該技術的原理和操作過程(或細節)(在相關課程中對此有一定的介紹)。每個技術的介紹時間很短，得到了與會同學的歡迎。

(4) 網上介紹。“示范中心”建有自己的網站，本手冊上傳到網頁上，共大家參考。

通過上述過程，可以達到：① 拓展知識面“示范中心”的全部研究室的典型和特色技術進行介紹，對研究生而言，既是一個尋找新技術的機會，更是一個了解現在較為流行的技術的機會，大大拓展了知識面，同時對相關課程的學習有進一步的了解或鞏固。由于各分室都有相對獨立的技術或技巧，這既有助于該技術的推廣，打破實驗室之間的無形之墻，更能激發相關研究生碰撞出新的火花，以助力合作研究和創新。② 探索新型管理模式。“示范中心”建立的這種相對簡便的技術推廣模式有助于擴大設備的共享性，藉此達到：以技術體系(知識體系)共享帶動、促進設備共享，甚至達到設備共享與技術共享的互助，實現研究水平的提升；以設備共享帶動設備管理和提高使用效率，為新設備的購置提供修正意見和參考。

4 結 語

對于由學校或國家資助所購置的設備要做到物盡所用，相關的技術是人類知識體系的一部分，也應發揮最大的作用，我們提出的“示范中心”實驗設備、技術管理的探索思路和嘗試是對現有的重大儀器與設備使用、管理模式的重要補充，相信對于普通實驗中心、工程中心的設備的日常管護也有一定借鑒作用。

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文后參考文獻表編排格式

參考文獻按在正文中出現的先后次序列表于文后；表上以“參考文獻：”(左頂格)作為標識；參考文獻的序號左頂格，并用數字加方括號表示，如[1]、[2]、…，以與正文中的指示序號格式一致。每一參考文獻條目的最后均以“.”結束。論文一般均應附有參考文獻(15篇以上)，應是公開出版的書刊文獻，非公開出版的書刊資料不列入；文獻必須按順序引用，并按順序在正文中標出參考文獻序號；文獻作者只列前3位，外文作者一律采用姓前名后著錄法，名應縮寫(不加縮點)。主要參考文獻條目的編排格式如下(請注意標點符號的使用)：

(1) 期刊：主要責任者.題名[J].刊名(外文刊名可縮寫，首字母大字)，出版年，卷號(期號)：起止頁碼.

(2) 專著： 主要責任者.題名[M].版本(第1版不標注).譯者(無則省略).出版地：出版者，出版年.起止頁碼.

(3) 論文集：主要責任者.文集名[C].出版地：出版者.出版年.起止頁碼.

(4) 析出文獻：作者.題名[C或M]//編者.文集名(或專著名).出版地：出版者.出版年：起止頁碼.

(5) 學位論文：主要責任者.題名[D].保存地：保存單位，公布年.

(6) 報告：主要責任者.題名[R].出版地：出版者，出版年.

(7) 專利文獻：申請者或所有者.專利題名：國別，專利號[P].公告日期[引用日期].

(8) 報紙文章：主要責任者.題名[N].報紙名，出版日期(版次).

(9) 電子文獻：主要責任者.題名[EB/OL].發表或更新日期[引用日期].獲取和訪問途經.

(10) 國際、國家標準：標準編號，標準名稱[S].

(11) 各種未定義類型的文獻：主要責任者.題名[Z].出版地：出版者，出版年.

(本刊編輯部)

On Improving the Sharing Level of Instruments and Techniques in Bio-technology Laboratory

ZHAODong-xua,LIHan-juna，LIQina,LIChuna,PENGShao-chunb

(a. School of Life Sciences; b. Laborotory and Equipment Management Department,Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)

Analyzing the current status of use of instruments and techniques based on the general laboratory of university was helpful to improve the sharing level. The present paper gave some suggestions and measurements for improving the sharing level of instruments and techniques of bio-technology laboratory based on the analysis of the tendency of management and sharing level of the valuable equipments and large scale instruments in State Key Laboratory and Province Key Laboratory and Centre of Bioprocess and Medicine Transformation (Centre for short) in Beijing Institute of Technology and other likely laboratory. The measurements included that: ① A handbook of the main technique used in the “Centre” was edited. ② The handbook had contents of principles and instruments of every technique, room for placing, principals for the instruments and questions frequently asked and so on. ③ The “handbook” was propagandized in class of graduate students and demonstrated how to use the handbook. ④ The handbook could be uploaded in the webpage of the “Centre”. These opinions and attempts not only have aids of understanding and using these techniques and instruments for the graduates, but also benefit for realizing the development idea of laboratory. It realized that “The sharing of techniques promotes and improves the sharing of equipments, the sharing of equipments enhances the management of equipments and increases the using efficiency”.

bio-technique; management of laboratory; sharing of instruments; sharing of technique

2015-03-22

2012年度北京理工大學實驗室建設與管理軟課題

趙東旭(1965-)，男，河南開封人，博士，副教授，生物工程系副主任,主要研究方向：生物活性成分的分離分析。

Tel.：010-68914495-802; E-mail：zhaodx@bit.edu.cn

G 311

A

1006-7167(2016)01-0257-04