提高生物技术类实验设备技术共享探究

赵东旭， 李汉军， 李 勤， 李 春， 彭绍春

(北京理工大学 a. 生命学院; b. 实验室与设备管理处, 北京 100081)



提高生物技术类实验设备技术共享探究

赵东旭a， 李汉军a， 李 勤a， 李 春a， 彭绍春b

(北京理工大学 a. 生命学院; b. 实验室与设备管理处, 北京 100081)

在对生物过程与药物改性实验示范中心及同类实验室的设备/技术共享体系现状分析的基础上，提出了生物技术类专业实验室如何提高设备和技术共享水平的考量与尝试措施。包括:① 编辑本“示范中心”的技术手册；② 手册内容除介绍技术的原理和所用的设备外，还包括设备的存放房间、技术负责人、常见问题等，使手册的内容相当“丰富”；③ 技术体系在研究生班上进行宣讲；④ 网上介绍。这些措施不但方便了学生对所在的实验室内的众多实验内在技术与设备的了解、应用，同时也实现了“以技术体系共享带动、促进设备共享；以设备共享带动设备管理和提高使用效率”的实验室建设理念。

生物技术； 实验室管理； 设备共享； 技术共享

0 引 言

科学研究取得的每一项重要成果，除需要研究人员的思路创新之外，所需的研究设备的专业化和技术体系的进步是必不可少的，生命科学是一交叉学科、实验学科，其所取得的诸多巨大进展更依赖于研究技术的进步甚至飞跃。如在对痕量生物样品的DNA进行鉴定前，需要对其进行扩增，每扩增一次，就要加入一次催化剂(即酶，该成分含量少、提取困难)，反应效率低，成本高；随着耐热性酶的应用和相关设备(PCR仪)的开发成功，一次投料后可在短短2 h内完成约30次循环(反应)，合成的DNA量足以满足研究所需；再如自动化的核酸测序技术使得20世纪90年代开始的人类基因组计划提前5年完成，目前，对于较小的生物基因组可以在约1周时间内完成测序任务，这在以前则须要数月甚至1～2年的时间。目前对于这些重要设备或技术，我们可以称之为“明星”设备/技术，比较为大家所熟知，通晓性强，但是对于普通的技术或设备，在实验室间的通晓性较差。加强这一领域的研究对于普通实验室的管理、提高设备的使用效率有一定的应用价值，为此本文以“生物过程和药物转化实验示范中心”(简称“示范中心”)为例，提出“以技术体系(知识体系)共享带动、促进设备共享，以设备共享促进设备管理”的思路，分析如下。

1 国家或省部级重点实验室贵重仪器现状

学生的实践能力和创新能力的培养来源于实践环节，实践的重要平台，实验室是现代大学的心脏[1]。对于研究型大学或专业性的研究团体，大型仪器设备是必不可少的基础条件。据报道，国外的实验室中所有的大型仪器设备一般均实行开放管理，如美国将科研仪器设备作为一种国家资产，依据有关国家资产管理的法规对科研仪器设备进行管理[2]；英国现有所有的国家重大科研仪器设施均有政府全额资助建设，其产权完全归政府所有，设施建立了向社会开放共享的制度。随着国家“211 工程”、“985 工程”等项目的实施，我国高校大型仪器设备得到较快发展，为了最大限度地提高大型设备的利用率，尽量避免重复建设、效率低下、资源浪费等现象，同时也有利于维持一合理的成本摊派和受益分配[3]，目前校内和校际实现设备共享已经成为一种趋势[1,4-10]。不同的单位提出了有一定区别但核心问题基本相同的方法或措施，主要手段是建立大型贵重仪器设备的共享信息平台，建立分析测试中心以便对大型或超大型实验设备进行统一管理，或实行大型仪器设备网络化管理，网上预约登记，既便于申请人员的使用，又有智能化的监控分析，为后续设备的建设提供客观参考；建立一支专业化的设备使用和管理队伍，对上网仪器进行操作、维护、相关人员的培训等；建立专项的设备维护资金，以确保设备的长期、低故障运行。

目前关于设备、技术体系应用的发展趋势[8,11]可以归纳如下：

(1) 设备共享。这是对大型、超大型设备的基本要求，全社会的研究团体共享是其最高目标；对于其他的较大型专业设备的共享是局部共享，既提高了利用率，又便于管理，促进了合作与交流。

(2) 技术共享。诸多技术是人类精神财富的一部分，因不涉及盈利目的，一般都欢迎相关的研究人员使用。既促进了使用单位的研究，同时也扩大了对研发单位或人员的影响。

(3) 管理体制的创新。随着国家对科研、教育等方面的投资力度的增加，相关国家、省部、校级重点实验室的数量会愈来愈多，购置的设备也随之增加，用到的高精尖技术及普通技术也愈来愈多，研发的技术也会逐渐增多，尤其是在近期国家自然科学基金委仪器专项的引领下，一系列的普通的高智能仪器和专用设备会逐渐增多，因此仪器及技术的推广和管理也需要与时俱进，做相应的调整，加强智能化和网络化。

2 校级“示范中心”设备、技术共享现状

目前，相关的科研好管理人员在加强对大型、贵重仪器设备实行共享的制度和切实可行的操作程序的同时，也逐步认识到对普通实验室中设备开展共享的探讨[11-16]。如中山大学建立了对校、院两级实验中心的创新管理和运行机制，开展了仪器设备实现“统管共用、专管共用、管用适度分离”的运作尝试，同时建立教学与科研融合、扩大实验室开放的共享模式[12]。我校除对单价超过8万元的设备作为贵重仪器设备，实现网上预订、共享之外，设备处也在生命学院的部分实验室安装了预约使用设备，强化对较贵重仪器、设备使用的监管，以提高使用效率和管理水平。卞宁生等[13]也建立了教学型大型仪器实验室资源共享平台的构建原则与管理模式。甚至在经济较为发达的地区建立校企共建实验室的思路，既解决了高校经费暂时紧张的困境，又缓解了企业智力资源暂时不足难题，实现共赢式发展[11]，促进高校普通实验室的内涵式发展、有利于培养高素质创新型人才。

但是对于国内众多大学的普通实验室，目前一个比较普遍的现象是，现有的专业实验室、国家级及市级重点实验室虽然设备清单在网上均可查到，但多隶属于下辖的各实验室，如我校的“生物过程和药物转化实验示范中心”(简称“示范中心“)下属有13个分室，虽然研究的大领域相似，实则研究方向差别明显，所用技术既有共性，又各有特色，涉及到基因操作技术、微生物培养与发酵、生物活性物质的转化与提取、蛋白质类药物和其他生物药物的改性与纯化、药物和生物活性物质的分析、表征与药理学实验、剂型改造等相关的研究，对应的设备位于各实验室，虽便于管理、维护，但共享性不是很强，相关技术的通晓性也不高。通过走访我校的其他单位以及其他的大学，这种情况比较普遍。归纳起来有如下几个问题需要改进：① 各实验室设备、技术独立性强，互通性弱。普通设备还多处于分散管理、分别使用的现象；对于与设备相关的研究技术(包括最通用的技术和专用技术)还停留在相对孤立的状态，各单位、实验室、研究组“各自为政”，小单位(非课题组)内交流情况并不充分，即便是在作为有一定发展的PI制实验室(首席科学家方式)中，这种现象也很明显。② 各实验室设备/技术体系在被本室人员使用时，临时性强，系统性弱。目前，研究生是研究工作的主要生力军，囿于知识面的积累比较薄弱、科研素质有待发展等情况，他们对本实验室设备、技术体系的掌握情况尚不够全面，对于其他实验室的了解情况更是不足，尤其在新生进入实验室开展课题研究的初期阶段，这种情况更是令人担忧，很少有实验室对新近人员进行设备、技术体系进行全面、系统性介绍。对于诸如像我校“生物过程和药物转化实验示范中心”这样规模较大的专业实验室，一般仅是对学生进行安全方面培训，对于整个设备架构和技术体系一般是采用“摸着石头过河”的方式进行，既无统一性介绍，又无非常简单的手册性资料提供参考。③ 在需求膨胀的前提下，通用设备重复购置，使用率有限。④ 从相关老师角度看，相关老师的技术视野也较多地局限在传统的或本课题组惯常的设备或技术，对于日益发展的生命科学来说，也显得有点滞后。

3 提高技术体系共享水平的思考与尝试

根据了解的问题以及通过思考、讨论，我们认为，在目前资源相对紧张的情况下，学校仪器设备资源的共享应该是多层次、多方位、多面向的。为此，为了发挥校级实验室“生物过程和药物转化实验示范中心”的设备优势、技术优势和智力优势，在对整个设备和技术体系进行梳理的基础上，根据兄弟院校对普通实验室开展的提高共享水平的思路[14-16]，提出了提高本“示范中心”技术与设备共享水平的思路与尝试。具体措施如下：

(1) 编辑“示范中心”的技术手册。因各分室实际上也采用了类似于国际上比较流行的PI制研究和管理模式，相互间的沟通与交流并非十分明显，因此首先由各分实验室各自整理出2-3项主要技术，说明其在相关研究中的作用，同时注明该技术的研究用途，所需要的主要设备。我们根据所收集到的技术进行整理、筛选，尤其是对有启发性的技术进行重点标注和推广，汇集成册、分发到各实验室。最后归纳的技术体系包括“微生物及应用”、“基因操作及分析”、“蛋白质及生物活性成分的提取与分离”、“生化分析”、“药物合成及制备”、“药效学评价”等六方面的内容。

(2) 完善手册内容。在手册中，在对每个技术体系介绍时，除包括所归属的研究领域、实验原理、技术应用和所用的设备外，还包括设备的存放房间、技术负责人；同时，我们还根据大家的成功经验，整理了有利于实验成功的小贴士，包括常规实验技巧、常见问题等以及各实验室推荐的销售实验室常用化学试剂、生物试剂、耗材等的商家信息(及联系方式)、设备维修电话等，以便不时之需。

(3) 开展技术体系讲座。由研究生代表将上述资料制作成ppt形式(由相关责任老师修改后)，集中一定时间向本实验室的全体研究生进行宣讲，以扩大该技术的通晓性，以便非本室研究生学习、参考、讨论。在宣讲时主要介绍该技术的用途，简要介绍该技术的原理和操作过程(或细节)(在相关课程中对此有一定的介绍)。每个技术的介绍时间很短，得到了与会同学的欢迎。

(4) 网上介绍。“示范中心”建有自己的网站，本手册上传到网页上，共大家参考。

通过上述过程，可以达到：① 拓展知识面“示范中心”的全部研究室的典型和特色技术进行介绍，对研究生而言，既是一个寻找新技术的机会，更是一个了解现在较为流行的技术的机会，大大拓展了知识面，同时对相关课程的学习有进一步的了解或巩固。由于各分室都有相对独立的技术或技巧，这既有助于该技术的推广，打破实验室之间的无形之墙，更能激发相关研究生碰撞出新的火花，以助力合作研究和创新。② 探索新型管理模式。“示范中心”建立的这种相对简便的技术推广模式有助于扩大设备的共享性，藉此达到：以技术体系(知识体系)共享带动、促进设备共享，甚至达到设备共享与技术共享的互助，实现研究水平的提升；以设备共享带动设备管理和提高使用效率，为新设备的购置提供修正意见和参考。

4 结 语

对于由学校或国家资助所购置的设备要做到物尽所用，相关的技术是人类知识体系的一部分，也应发挥最大的作用，我们提出的“示范中心”实验设备、技术管理的探索思路和尝试是对现有的重大仪器与设备使用、管理模式的重要补充，相信对于普通实验中心、工程中心的设备的日常管护也有一定借鉴作用。

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·知识园地·

文后参考文献表编排格式

参考文献按在正文中出现的先后次序列表于文后；表上以“参考文献：”(左顶格)作为标识；参考文献的序号左顶格，并用数字加方括号表示，如[1]、[2]、…，以与正文中的指示序号格式一致。每一参考文献条目的最后均以“.”结束。论文一般均应附有参考文献(15篇以上)，应是公开出版的书刊文献，非公开出版的书刊资料不列入；文献必须按顺序引用，并按顺序在正文中标出参考文献序号；文献作者只列前3位，外文作者一律采用姓前名后著录法，名应缩写(不加缩点)。主要参考文献条目的编排格式如下(请注意标点符号的使用)：

(1) 期刊：主要责任者.题名[J].刊名(外文刊名可缩写，首字母大字)，出版年，卷号(期号)：起止页码.

(2) 专著： 主要责任者.题名[M].版本(第1版不标注).译者(无则省略).出版地：出版者，出版年.起止页码.

(3) 论文集：主要责任者.文集名[C].出版地：出版者.出版年.起止页码.

(4) 析出文献：作者.题名[C或M]//编者.文集名(或专著名).出版地：出版者.出版年：起止页码.

(5) 学位论文：主要责任者.题名[D].保存地：保存单位，公布年.

(6) 报告：主要责任者.题名[R].出版地：出版者，出版年.

(7) 专利文献：申请者或所有者.专利题名：国别，专利号[P].公告日期[引用日期].

(8) 报纸文章：主要责任者.题名[N].报纸名，出版日期(版次).

(9) 电子文献：主要责任者.题名[EB/OL].发表或更新日期[引用日期].获取和访问途经.

(10) 国际、国家标准：标准编号，标准名称[S].

(11) 各种未定义类型的文献：主要责任者.题名[Z].出版地：出版者，出版年.

(本刊编辑部)

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年度北京理工大学实验室建设与管理软课题

赵东旭(1965-)，男，河南开封人，博士，副教授，生物工程系副主任,主要研究方向：生物活性成分的分离分析。

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

G 311

A

1006-7167(2016)01-0257-04