2025年大学《生物技术》专业题库- 生物技术在生物医学器械中的应用

2025年大学《生物技术》专业题库——生物技术在生物医学器械中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共30分。下列每小题选项中，只有一项符合题意要求）1.下列哪项技术通常不直接用于开发用于体内监测的长期植入式生物医学器械？A.酶固定化技术B.基因测序技术C.微电极阵列技术D.单克隆抗体制备技术2.在开发用于组织工程的三维生物支架时，细胞工程技术中的哪一项是核心步骤？A.基因测序分析B.细胞增殖与分化诱导C.蛋白质纯化技术D.基因编辑改造细胞3.以下哪种生物传感器利用酶的催化特性来检测特定底物浓度？A.电化学传感器B.光学生物传感器C.酶免疫传感器D.压力敏感传感器4.基因治疗中，用于将治疗基因递送到目标细胞或组织的载体，通常属于哪种类型的生物医学器械？A.诊断设备B.治疗试剂C.基因递送系统（如病毒载体、非病毒载体）D.生物材料支架5.单克隆抗体在生物医学器械中应用广泛，下列哪项不是其主要应用领域？A.开发高灵敏度诊断试剂盒B.制造靶向药物递送系统C.用于开发心脏起搏器D.作为免疫抑制剂的成分6.用于即时检测（POCT）的微流控生物芯片，主要体现了哪项生物技术的优势？A.基因编辑的精确性B.细胞培养的规模化C.微加工和微流控技术的集成性D.蛋白质工程的多样性7.生物相容性是评价生物医学器械安全性的关键指标，它主要指器械与生物体相互作用时产生的什么反应？A.免疫原性或毒性B.电化学信号强度C.材料强度和刚度D.生物催化活性8.CRISPR-Cas9基因编辑技术在开发新型基因诊断工具方面具有巨大潜力，其优势在于？A.可以对所有人类基因进行无差别的编辑B.具有高度的特异性，可精确靶向目标基因位点C.操作简单、成本极低D.产生的编辑效果不可逆9.干细胞技术是再生医学领域的重要基础，其在开发可降解血管支架等生物医学器械中的应用主要体现在？A.直接作为药物植入B.作为种子细胞在支架上增殖形成功能性组织C.用于修饰器械表面以提高生物相容性D.作为诊断样本进行检测10.下列哪项生物医学器械属于利用微生物或其组分进行工作的？A.人工心脏瓣膜B.生物传感器（基于酶或微生物感应器）C.外科手术机器人D.膝关节替换假体11.制造用于药物筛选的高通量筛选板（微孔板）属于生物技术在哪一方面的应用？A.基因治疗载体生产B.细胞治疗产品制备C.新型诊断试剂开发D.药物筛选与评价12.组织工程支架材料需要具备哪些特性？请列举其中至少两项。（请简要列出至少两项关键特性）13.生物信息学在生物医学器械研发中扮演着重要角色，其应用不包括？A.分析大规模基因组测序数据以发现疾病相关标志物B.预测生物材料在体内的降解动力学C.设计用于药物递送的系统D.直接制造生物医学器械原型14.人工肾（血液透析器）和人工肺（体外膜氧合设备）的工作原理主要依赖于哪种生物技术或材料科学概念？A.细胞培养技术B.生物传感器技术C.膜分离技术D.基因编辑技术15.生物医学器械的法规审批（如NMPA或FDA审批）过程中，对其安全性、有效性和生物相容性的评估是必不可少的环节，这体现了生物技术在生物医学器械领域应用的什么特点？A.高技术壁垒B.强烈的社会伦理关联C.广泛的学科交叉性D.快速的市场更新率二、填空题（每空1分，共10分）1.利用生物体（主要是微生物）的酶催化反应来检测分析对象的技术称为__________技术。2.将外源基因导入宿主细胞并使其稳定表达的技术是__________技术的核心。3.能够与特定抗原结合并发挥特异性作用的抗体是__________。4.基于微加工技术制作的，能够实现样品处理、反应和检测一体化的小型分析装置称为__________。5.评价植入式生物医学器械长期性能的关键指标之一是其与周围组织长期相容的能力，这通常通过__________实验进行初步评估。6.利用干细胞在体外或体内分化形成特定组织或器官，以修复或替代受损组织的方法是__________。7.在生物医学器械中，__________材料因其独特的生物相容性和力学性能而被广泛应用。8.基因芯片（又称DNA芯片）能够同时检测成千上万个__________，是高通量基因诊断的重要工具。9.生物传感器通常由三部分组成：__________、敏感元件和信号处理系统。10.开发能够响应特定生理信号（如pH、温度）并释放药物的治疗系统，是__________技术在前沿治疗器械中的体现。三、名词解释（每题3分，共12分）1.生物相容性2.单克隆抗体3.基因递送系统4.组织工程四、简答题（每题5分，共20分）1.简述酶免疫传感器的工作原理及其在医学诊断中的优势。2.列举至少三种利用基因工程技术开发的生物医学器械或诊断工具，并简述其原理。3.简述细胞治疗产品作为一种生物医学器械在开发和应用中面临的主要挑战。4.解释什么是POCT（即时检测），并说明其在临床应用中的重要性。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）在开发新型治疗性生物医学器械方面的潜力和挑战。2.结合具体实例，论述生物材料在提高植入式生物医学器械性能（如生物相容性、功能性）方面所起的作用。---试卷答案一、选择题（每小题2分，共30分。下列每小题选项中，只有一项符合题意要求）1.B*解析思路：酶固定化技术（A）可用于制备固定化酶生物传感器；基因测序技术（B）主要用于获取遗传信息，不直接制造植入式器械；微电极阵列技术（C）可用于神经接口等植入式监测设备；单克隆抗体制备技术（D）可用于开发靶向药物或诊断试剂。题目问的是不直接用于开发长期植入式监测器械的技术，基因测序技术最符合此条件。2.B*解析思路：组织工程的核心是构建能够支持细胞生长、分化并最终形成功能性组织的支架。细胞增殖与分化诱导（B）是实现这一目标的关键步骤。其他选项与支架本身或后续应用相关，但非核心步骤。3.C*解析思路：酶免疫传感器（C）利用酶的催化作用放大信号或作为识别元件。电化学传感器（A）基于电信号变化；光学生物传感器（B）基于光学信号变化；压力敏感传感器（D）基于压力变化。酶催化是酶免疫传感器的核心特征。4.C*解析思路：基因递送系统（C），包括病毒载体和非病毒载体，其功能是将治疗基因有效送达目标部位，本质上是一种生物医学器械。诊断设备（A）用于检测；治疗试剂（B）是药物本身；生物材料支架（D）提供物理支撑。5.C*解析思路：单克隆抗体（Mab）广泛用于开发诊断试剂盒（A）、靶向药物（B）、免疫检测（可能涉及D中的抑制剂，但非器械本身）。将其用于制造心脏起搏器（C）是不正确的，心脏起搏器是电子器械。6.C*解析思路：微流控生物芯片（µPAD）是微加工和微流控技术（C）的典型应用，实现了样品处理和分析的高度集成化，这是其核心优势。其他选项与该技术特点不完全对应。7.A*解析思路：生物相容性评价关注器械与生物体相互作用后是否引发免疫原性（如过敏、排斥反应）或毒性反应（A）。电化学信号（B）、材料强度（C）、催化活性（D）不是生物相容性的核心定义。8.B*解析思路：CRISPR-Cas9的优势在于其高度的特异性（B），能够精确靶向特定的基因位点进行编辑。其他选项描述不准确，如并非对所有基因无差别编辑（A）、操作简单和成本低（C）并非绝对优势、编辑效果可逆或不可逆取决于具体体系和修复机制（D）。9.B*解析思路：在开发可降解血管支架等器械时，干细胞（B）作为种子细胞在支架上增殖分化，最终形成功能性的血管组织，这是组织工程应用的核心。其他选项描述不准确。10.B*解析思路：生物传感器（B）利用微生物（如微生物感应器）或其产生的酶、毒素等组分来检测特定物质。人工心脏瓣膜（A）、外科手术机器人（C）、膝关节假体（D）均不属于利用微生物或其组分工作的器械。11.C*解析思路：制造用于药物筛选的高通量筛选板（如微孔板）是利用酶联免疫吸附测定（ELISA）、细胞毒性测试等技术，这些技术依赖于抗体等生物分子，属于开发新型诊断试剂（C）的范畴。其他选项描述不准确。12.（请简要列出至少两项关键特性）*解析思路：组织工程支架需具备：①生物相容性（不引起免疫排斥或毒性）；②生物可降解性（能在体内逐渐被吸收）；③适当的力学性能（提供支撑）；④适当的孔隙结构和孔径（利于细胞粘附、增殖、营养传输和废物排出）；⑤表面化学特性（能引导细胞粘附和分化）。考生任答其中两项即可。13.D*解析思路：生物信息学（A、B、C）在高通量数据分析、基因功能预测、药物设计等方面有广泛应用。直接制造生物医学器械原型（D）通常属于实验生物学、材料科学或工程制造的范畴，而非生物信息学。14.C*解析思路：人工肾（血液透析器）和人工肺（体外膜氧合设备）的核心工作原理是利用半透膜（C）进行物质分离，血液/血浆通过膜过滤掉废物（透析），气体通过膜进行氧合/二氧化碳排出（膜氧合）。其他选项与工作原理无关。15.B*解析思路：法规审批中对安全性、有效性、生物相容性的严格评估，反映了生物医学器械直接关系到人类健康，其应用具有潜在风险，因此受到严格的伦理监管和社会关注。其他选项虽是特点，但不是审批环节体现的最核心特点。二、填空题（每空1分，共10分）1.生物2.基因工程3.单克隆抗体4.微流控芯片5.组织相容性（或生物相容性）6.组织工程7.生物（或医用）8.基因（或序列）9.感应元件10.药物递送（或智能药物递送）三、名词解释（每题3分，共12分）1.生物相容性：指生物医学材料或器械植入、接触或使用于生物体时，能够与生物体组织和体液相互作用，不引起严重的免疫原性、毒性、炎症反应或组织破坏，并能长期稳定存在于体内或与机体和谐共存的性能。2.单克隆抗体：利用杂交瘤技术或基因工程技术制备的，由单一B细胞克隆产生的、只识别和结合特异性抗原表位的抗体。3.基因递送系统：指能够将外源遗传物质（如DNA、RNA）有效导入目标细胞或组织内部的载体或方法，目的是进行基因治疗、基因功能研究或基因诊断等。4.组织工程：一门新兴的交叉学科，旨在应用生命科学与材料科学的基本原理，通过构建具有生物功能的组织替代物（如人工组织、器官），或利用生物/人工材料作为支架诱导自体组织再生，以达到修复、替换或再生受损组织器官的目的。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述酶免疫传感器的工作原理及其在医学诊断中的优势。*解析思路：工作原理：酶免疫传感器通常由抗原/抗体层（识别元件，基于免疫反应特异性）、酶标记物（信号放大元件，酶催化产生可测信号）和电化学/光学等信号转换器组成。当目标分析物（抗原或抗体）与传感器表面捕获的抗体/抗原结合时，固相上的酶被激活，催化底物反应，产生可测量的信号（如电流、光强变化），信号强度与分析物浓度成正比。优势：高灵敏度（酶催化放大效应）、高特异性（免疫反应特异性）、快速检测（可集成化、自动化）、成本相对较低、易于小型化。2.列举至少三种利用基因工程技术开发的生物医学器械或诊断工具，并简述其原理。*解析思路：列举：①基因诊断试剂盒（如PCR检测试剂盒）：利用PCR技术特异性扩增目标基因片段，用于疾病早期筛查或病原体检测。②基因治疗载体（如病毒载体、质粒）：将编码治疗蛋白的基因片段通过载体导入患者病变细胞，以纠正基因缺陷或表达治疗性蛋白。③单克隆抗体药物（虽常归为生物制品，但由基因工程产生）：通过基因工程技术（如杂交瘤技术或转基因动物）制备，用于靶向治疗（如靶向肿瘤、自身免疫病）或诊断。原理简述需抓住核心技术点。3.简述细胞治疗产品作为一种生物医学器械在开发和应用中面临的主要挑战。*解析思路：挑战：①细胞来源与制备：获取足够数量、高质量、无污染的细胞（特别是干细胞）难度大。②细胞质量控制：细胞产品的均一性、活性、安全性难以完全保证，缺乏统一的标准化生产规范。③体内归巢与存活：如何确保移植的细胞能迁移到目标组织并存活足够长的时间。④免疫排斥：宿主可能对异体细胞产生免疫反应。⑤长期安全性：部分细胞治疗（如基因修饰细胞）可能存在潜在肿瘤风险或不可预见的免疫副作用。⑥监管审批：监管机构对细胞治疗产品的安全性和有效性要求高，审批流程复杂且周期长。4.解释什么是POCT（即时检测），并说明其在临床应用中的重要性。*解析思路：解释：POCT（Point-of-CareTesting）是指在患者就诊或采样地点（如床旁、急诊室、社区卫生中心、家庭等）进行的、能够快速（通常在几分钟到几十分钟内）获得检测结果的一种检验方法。重要性：①及时诊疗：快速获得结果，有助于医生及时做出诊断和治疗决策，尤其对急危重症患者至关重要。②提高依从性：患者可即时了解检测结果，增强治疗信心和依从性。③减少样本转运：避免样本在运送过程中发生降解或延误，保证结果准确性。④资源优化：减少不必要的中心实验室检测请求，缓解检验科压力。⑤扩大检测范围：可将检测点延伸至常规实验室难以覆盖的场所（如基层医疗机构、偏远地区）。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）在开发新型治疗性生物医学器械方面的潜力和挑战。*解析思路：潜力：①开发新型基因治疗工具：直接修复致病基因突变，治疗遗传性疾病；设计可诱导或条件性表达的基因编辑系统，提高治疗精确性。②制造新型诊断试剂/设备：开发基于基因编辑的、更灵敏、特异的诊断方法，或构建能模拟特定基因缺陷的细胞模型用于研究。③改造细胞用于治疗：通过基因编辑增强细胞的治疗功能（如提高T细胞的抗癌活性）。④开发智能生物传感器：利用基因编辑创建对特定生物标志物响应的细胞传感器。挑战：①脱靶效应：基因编辑可能发生在非目标位点，引发意外突变，带来安全风险。②靶向效率与脱靶平衡：提高靶向效率的同时降低脱靶率仍是技术难点。