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生物工程方向实验室的仪器配置

返回列表 浏览：820 日期：2021-06-15

生物工程方向实验室的仪器配置需覆盖分子生物学、细胞培养、发酵工程、蛋白质工程、分离纯化及分析检测等核心研究环节，不同研究方向（如微生物工程、细胞工程、酶工程等）的侧重点略有差异，但基础配置可归纳为以下类别：

一、分子生物学与基因工程类仪器

用于核酸 / 基因的提取、扩增、检测及编辑，是生物工程的基础研究工具。

PCR 仪	包括普通 PCR 仪（基因扩增）和实时荧光定量 PCR 仪（qPCR，基因表达定量分析）。
电泳系统	琼脂糖凝胶电泳仪（核酸分离鉴定）、SDS-PAGE 电泳仪（蛋白质分离）。
凝胶成像系统	拍摄电泳后的凝胶图像，用于核酸 / 蛋白质条带分析、定量。
核酸提取仪	自动化提取基因组 DNA、质粒 DNA、RNA 等，提高效率和重复性。
紫外分光光度计	核酸（DNA/RNA）浓度与纯度测定（通过 OD260/280 比值）、蛋白质定量初步分析。
基因测序仪	（高端配置）用于基因序列测定，如 Sanger 测序仪（小规模测序）或高通量测序平台（大规模基因组分析）。
超声波细胞破碎仪	破碎细胞释放核酸、蛋白质等 intracellular 成分，常用于基因 / 蛋白提取前处理。

二、细胞生物学与细胞培养类仪器

用于细胞的培养、观察、计数及保存，适用于动物细胞、植物细胞或微生物细胞研究。

生物安全柜	提供无菌操作环境，保护操作人员、样品和环境，用于细胞接种、传代等操作。
二氧化碳培养箱	维持细胞生长的恒温（37℃）、恒湿及 CO₂浓度（5%）环境，模拟体内生长条件。
倒置显微镜	观察培养皿 / 瓶中的活细胞形态、生长状态（如贴壁情况、污染检测）。
细胞计数仪	手动（血细胞计数板）或自动（荧光 / 图像法）计数细胞数量，评估细胞活力。
液氮罐	长期冻存细胞（-196℃），需配合冻存管和程序降温盒使用。
细胞培养摇床	悬浮细胞培养（如 CHO 细胞、昆虫细胞），控制温度和转速。
流式细胞仪	（高端配置）分析细胞表面标志物、细胞周期、凋亡等，可用于细胞分选。

三、发酵工程与微生物培养类仪器

用于微生物菌种筛选、发酵过程控制及产物优化，是工业生物工程的核心设备。

恒温振荡摇床	小规模菌种扩大培养（如摇瓶培养），控制温度、转速和湿度，适配不同规格摇瓶。
实验室发酵罐	从小型（1-50L）到中试规模，可控制温度、pH、溶氧（DO）、搅拌转速、通气量等参数，用于发酵过程模拟与优化。
溶氧仪 /pH 计	在线监测发酵液中溶解氧浓度和 pH 值，部分发酵罐已集成，也可单独配置离线检测。
生物传感器	（高端配置）实时监测发酵过程中的关键代谢物（如葡萄糖、乳酸）浓度。
菌落计数器	手动或自动计数平板上的微生物菌落，用于菌种活力评估或筛选。

四、蛋白质工程与酶工程类仪器

用于蛋白质 / 酶的提取、纯化、定性及功能分析。

高速冷冻离心机	分离蛋白质沉淀、细胞器等，低温（-4℃）环境避免蛋白变性，转速可达 10,000-20,000 rpm。
层析系统	包括： - 离子交换层析（分离带电荷的蛋白质） - 凝胶过滤层析（按分子量分离） - 亲和层析（特异性纯化目标蛋白，如 His-tag 蛋白），需配套层析柱、蠕动泵、检测器。
蛋白质纯化仪	（自动化配置）自动完成层析梯度洗脱、样品收集和纯度检测，提高纯化效率。
酶标仪	定量分析酶活、蛋白质浓度（如 ELISA 检测）、细胞增殖 / 毒性等，基于微孔板高通量检测。
圆二色光谱仪	（高端配置）分析蛋白质二级结构（α- 螺旋、β- 折叠）及构象变化。

五、分离纯化与样品前处理类仪器

用于生物样品的分离、浓缩、纯化及预处理，为后续分析提供纯净样品。

膜分离设备	包括超滤（分离大分子蛋白 / 多糖）、微滤（去除悬浮颗粒）、纳滤（脱盐 / 浓缩），用于样品纯化和浓缩。
旋转蒸发仪	减压蒸馏浓缩样品（如发酵液、提取液），适用于热敏性物质（低温浓缩）。
真空冷冻干燥机	将液态样品冷冻后真空升华干燥，保留生物活性（如酶、益生菌、蛋白制剂）。
移液器	手动 / 电动可调式移液器，精确移取微量液体（μL 级），是实验基础工具。
涡旋混合器	快速混匀样品（如试剂溶解、反应体系混合），适配离心管、微孔板等。
恒温水浴锅 / 金属浴	样品恒温加热（如酶反应保温、核酸变性），金属浴适用于离心管快速控温。

六、分析检测类仪器

用于样品成分定性、定量及纯度分析，确保实验结果的准确性。

高效液相色谱仪（HPLC）	分离并定量分析样品中的小分子有机物（如发酵产物、代谢物）、蛋白质纯度等，需配套色谱柱和检测器（如紫外、荧光检测器）
气相色谱仪（GC）	分析挥发性成分（如乙醇、脂肪酸），常用于微生物代谢产物检测。
液质联用仪（LC-MS）/ 气质联用仪（GC-MS）	（高端配置）结合色谱分离和质谱鉴定，用于复杂样品中微量成分的定性定量。
原子吸收光谱仪	检测样品中的金属离子含量（如发酵液中的微量元素），评估培养基成分。
pH 计 / 电导率仪	基础检测工具，测定样品 pH 值和离子浓度（如缓冲液、发酵液）

七、辅助与通用设备

保障实验室基础运行和样品保存的关键设备。

超纯水机	制备实验用超纯水（电阻≥18.2 MΩ・cm），用于试剂配制、细胞培养等。
高压蒸汽灭菌锅	灭菌培养基、器皿、实验耗材（121℃、103kPa 下杀灭微生物及芽孢）。
低温冰箱	4℃冰箱（短期保存试剂）、-20℃冰箱（保存酶、核酸样品）、-80℃超低温冰箱（长期保存细胞、蛋白样品）。
分析天平 / 精密天平	精确称量试剂（分析天平精度达 0.1 mg，用于微量试剂；精密天平用于常规称量）。
通风橱	处理挥发性、有毒试剂（如有机溶剂、酸碱），保护操作人员。