2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子醫(yī)學(xué)工程與人體微型系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.利用分子識(shí)別原理，在分子水平上實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病相關(guān)分子（如核酸、蛋白質(zhì)）的______、______和______的技術(shù)統(tǒng)稱為分子診斷技術(shù)。2.人體微型系統(tǒng)，如器官芯片，通常利用______技術(shù)構(gòu)建微尺度環(huán)境，模擬細(xì)胞在體內(nèi)的______和______。3.與傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)相比，器官芯片等三維培養(yǎng)體系能更好地模擬______的細(xì)胞微環(huán)境，提高體外模型的______。4.基于微流控技術(shù)的器官芯片，可以通過精確控制流體環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)______、______和______的動(dòng)態(tài)調(diào)控。5.分子醫(yī)學(xué)工程中，將治療藥物或活性分子精確遞送到病灶部位的技術(shù)被稱為______。6.利用患者自身細(xì)胞在體外構(gòu)建類器官進(jìn)行疾病建?；蛩幬餃y(cè)試，是______在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一。7.器官芯片中，“芯片”通常指______，它包含了微流控通道、細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域等多種功能單元。8.分子醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展依賴于多種先進(jìn)材料，如______、______和______等在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。9.通過基因編輯技術(shù)，如______，可以對(duì)細(xì)胞遺傳物質(zhì)進(jìn)行精確修飾，用于疾病治療或模型構(gòu)建。10.人體微型系統(tǒng)在藥物研發(fā)中，主要用于______和______，以減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和加速藥物篩選進(jìn)程。二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.分子醫(yī)學(xué)工程2.類器官3.微流控技術(shù)4.靶向治療5.器官芯片三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述分子診斷技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的主要優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述構(gòu)建體外器官模型面臨的主要挑戰(zhàn)。3.簡(jiǎn)述微流控技術(shù)在器官芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。4.簡(jiǎn)述基因治療的基本原理及其在分子醫(yī)學(xué)工程中的意義。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述人體微型系統(tǒng)（如器官芯片）在個(gè)性化藥物研發(fā)中的應(yīng)用潛力及面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述分子醫(yī)學(xué)工程與人體微型系統(tǒng)交叉融合對(duì)疾病治療模式帶來的變革。3.展望未來，你認(rèn)為分子醫(yī)學(xué)工程與人體微型系統(tǒng)領(lǐng)域還有哪些值得探索的重要方向？并簡(jiǎn)要說明理由。試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.檢測(cè)識(shí)別分離**解析思路：*分子診斷技術(shù)的核心功能是在分子水平上對(duì)特定生物標(biāo)志物進(jìn)行操作和識(shí)別，包括檢測(cè)其存在與否、識(shí)別其種類以及分離純化等。2.微流控組織功能**解析思路：*器官芯片的核心是微流控技術(shù)，它旨在構(gòu)建模擬體內(nèi)組織和器官功能的微環(huán)境。3.三維保真度**解析思路：*三維培養(yǎng)體系能更好地模擬體內(nèi)細(xì)胞所處的真實(shí)空間結(jié)構(gòu)和微環(huán)境，從而提高體外模型的與真實(shí)組織相似的程度（保真度）。4.流體細(xì)胞信號(hào)**解析思路：*微流控技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于精確控制流體，因此可以調(diào)控培養(yǎng)液中的藥物濃度、細(xì)胞間的相互作用以及細(xì)胞產(chǎn)生的信號(hào)分子等。5.藥物遞送**解析思路：*將藥物精準(zhǔn)送達(dá)目標(biāo)部位是分子醫(yī)學(xué)工程的重要目標(biāo)之一，相關(guān)技術(shù)統(tǒng)稱為藥物遞送系統(tǒng)。6.類器官模型**解析思路：*利用患者自身細(xì)胞構(gòu)建的類器官作為疾病模型，是類器官技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療（如藥物篩選、個(gè)性化治療）中的應(yīng)用體現(xiàn)。7.基板**解析思路：*器官芯片通常指承載微流控通道和細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)域的物理基底，常為硅芯片或玻璃芯片等。8.生物相容性材料功能性材料智能材料**解析思路：*構(gòu)建器官芯片需要多種材料，要求與生物組織相容（生物相容性材料），能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能（功能性材料，如促血管生成），或能響應(yīng)環(huán)境變化（智能材料）。9.CRISPR-Cas9**解析思路：*CRISPR-Cas9是目前最常用、高效的基因編輯工具，在精確修飾細(xì)胞遺傳物質(zhì)方面具有革命性意義。10.藥物篩選毒性評(píng)價(jià)**解析思路：*人體微型系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠模擬體內(nèi)環(huán)境，因此非常適合用于評(píng)估藥物的有效性（篩選）和安全性（毒性評(píng)價(jià)）。二、名詞解釋（每題3分，共15分）1.分子醫(yī)學(xué)工程：指利用分子生物學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科交叉的方法和技術(shù)，在分子水平上設(shè)計(jì)、開發(fā)、評(píng)價(jià)和應(yīng)用各種醫(yī)療器械、診斷試劑和治療策略，以解決醫(yī)學(xué)問題的綜合性學(xué)科領(lǐng)域。**解析思路：*定義需包含核心學(xué)科（分子生物學(xué)、化學(xué)、材料、工程等）、核心技術(shù)手段（設(shè)計(jì)、開發(fā)、評(píng)價(jià)、應(yīng)用）以及最終目標(biāo)（解決醫(yī)學(xué)問題）。2.類器官：指在體外利用干細(xì)胞或組織細(xì)胞通過自組織、自更新能力構(gòu)建的，能夠模擬特定器官部分結(jié)構(gòu)和功能的微型組織或器官。**解析思路：*定義需突出其來源（干細(xì)胞/組織細(xì)胞）、形成方式（自組織、自更新）以及關(guān)鍵特征（微型、模擬結(jié)構(gòu)和功能）。3.微流控技術(shù)：指在微米或亞微米尺度上對(duì)流體進(jìn)行精確操控（控制其流路、流速、流量、混合等）的技術(shù)，通?；谖⑼ǖ澜Y(jié)構(gòu)。**解析思路：*定義需抓住核心要素（微尺度、精確操控流體）以及常見實(shí)現(xiàn)方式（微通道結(jié)構(gòu)）。4.靶向治療：指利用特異性分子（如抗體、配體）將藥物、影像劑或其他治療分子精確地遞送到目標(biāo)細(xì)胞、組織或病灶部位，以最大程度地發(fā)揮療效并減少對(duì)正常組織的損傷的治療策略。**解析思路：*定義需強(qiáng)調(diào)治療的精準(zhǔn)性（特異性遞送至目標(biāo)）和優(yōu)勢(shì)（提高療效、減少副作用）。5.器官芯片：指利用微流控技術(shù)和生物材料科學(xué)，在體外構(gòu)建能夠模擬特定器官或組織結(jié)構(gòu)、功能和行為的小型化、三維化細(xì)胞模型，常被稱為“器官-on-a-chip”。**解析思路：*定義需包含核心技術(shù)（微流控、生物材料）、結(jié)構(gòu)特征（小型、三維）、功能模擬（模擬器官結(jié)構(gòu)、功能、行為）以及常用別稱。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述分子診斷技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的主要優(yōu)勢(shì)。**答案：*①高靈敏度與高特異性：能夠檢測(cè)到極低濃度的目標(biāo)分子，減少假陽性/假陰性。②速度快：許多分子診斷技術(shù)（如PCR）可在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成檢測(cè)。③操作相對(duì)簡(jiǎn)便：部分技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和便攜化。④微量樣本檢測(cè)：僅需少量生物樣本即可進(jìn)行分析。⑤應(yīng)用范圍廣：可檢測(cè)遺傳病、傳染病、腫瘤標(biāo)志物等多種疾病相關(guān)分子。**解析思路：*從檢測(cè)性能（靈敏度、特異性）、檢測(cè)效率（速度、操作）、樣本需求和應(yīng)用廣度等方面闡述優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)述構(gòu)建體外器官模型面臨的主要挑戰(zhàn)。**答案：*①細(xì)胞來源與多樣性：獲取足夠數(shù)量、具有代表性的細(xì)胞困難；細(xì)胞異質(zhì)性影響模型保真度。②維持三維結(jié)構(gòu)與功能：模擬復(fù)雜的器官微環(huán)境（物理、化學(xué)、生物信號(hào)）和精細(xì)的三維結(jié)構(gòu)是巨大挑戰(zhàn)。③血液供應(yīng)模擬：在體外模擬器官內(nèi)的血液灌注和營(yíng)養(yǎng)傳輸非常困難。④動(dòng)態(tài)功能模擬：難以完全復(fù)制器官在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)生理和病理過程。⑤成本高、技術(shù)要求高：構(gòu)建和維護(hù)復(fù)雜的器官芯片成本較高，需要跨學(xué)科專業(yè)知識(shí)。**解析思路：*從細(xì)胞來源、結(jié)構(gòu)功能維持、血液供應(yīng)、動(dòng)態(tài)模擬以及成本技術(shù)等方面列舉主要挑戰(zhàn)。3.簡(jiǎn)述微流控技術(shù)在器官芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。**答案：*①精確控制微環(huán)境：可精確調(diào)控培養(yǎng)液成分、氧氣濃度、pH值、藥物濃度梯度等，模擬體內(nèi)動(dòng)態(tài)微環(huán)境。②實(shí)現(xiàn)高通量篩選：可在單一芯片上集成多個(gè)微反應(yīng)單元，同時(shí)進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)。③促進(jìn)細(xì)胞共培養(yǎng)與相互作用：可精確設(shè)計(jì)通道結(jié)構(gòu)，使不同類型細(xì)胞在特定區(qū)域相遇和相互作用。④減少樣本消耗：微尺度操作僅需少量液體和細(xì)胞。⑤促進(jìn)自動(dòng)化與分析集成：易于與自動(dòng)化設(shè)備連接，并可在芯片上集成檢測(cè)功能。**解析思路：*從控制微環(huán)境、高通量、細(xì)胞交互、樣本節(jié)約和自動(dòng)化集成等方面說明微流控的應(yīng)用價(jià)值。4.簡(jiǎn)述基因治療的基本原理及其在分子醫(yī)學(xué)工程中的意義。**答案：*基本原理：將外源正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞或個(gè)體中，以糾正或補(bǔ)償缺陷基因的功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。常用方法包括使用病毒載體或非病毒載體將治療基因遞送至目標(biāo)細(xì)胞。意義：是分子醫(yī)學(xué)工程的重要方向，為遺傳性疾病、某些癌癥、感染性疾病等提供了全新的治療策略，推動(dòng)了精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。**解析思路：*首先清晰說明基因治療的核心概念（引入正?；蚣m正缺陷），然后簡(jiǎn)述主要技術(shù)手段（載體遞送），最后闡述其在分子醫(yī)學(xué)工程中的定位和重要性（治療遺傳病、推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療）。四、論述題（每題10分，共30分）1.論述人體微型系統(tǒng)（如器官芯片）在個(gè)性化藥物研發(fā)中的應(yīng)用潛力及面臨的挑戰(zhàn)。**答案：*應(yīng)用潛力：①模擬個(gè)體差異：利用患者來源的細(xì)胞構(gòu)建類器官，可模擬患者獨(dú)特的生理和遺傳背景，預(yù)測(cè)藥物對(duì)個(gè)體的反應(yīng)（藥效和毒性），實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)性化藥物篩選。②加速藥物篩選：相比傳統(tǒng)方法，器官芯片能在更接近生理的環(huán)境下快速、高效地評(píng)估大量候選藥物的有效性和安全性，縮短研發(fā)周期，降低成本。③減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：提供更人源化的體外模型，減少對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的依賴，符合倫理要求。面臨的挑戰(zhàn)：①模型保真度有限：目前器官芯片仍難以完全模擬復(fù)雜器官的所有功能和行為。②建模技術(shù)復(fù)雜且成本高：構(gòu)建高質(zhì)量、穩(wěn)定的類器官和器官芯片技術(shù)要求高，成本不低。③標(biāo)準(zhǔn)化困難：缺乏統(tǒng)一的構(gòu)建和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果可比性有待提高。④數(shù)據(jù)解讀復(fù)雜：需要整合多組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，解讀結(jié)果具有一定復(fù)雜性。**解析思路：*首先分點(diǎn)論述應(yīng)用潛力（針對(duì)個(gè)體化、加速篩選、減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)等優(yōu)勢(shì)），然后分點(diǎn)論述面臨的挑戰(zhàn)（模型保真度、技術(shù)成本、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)解讀等）。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述分子醫(yī)學(xué)工程與人體微型系統(tǒng)交叉融合對(duì)疾病治療模式帶來的變革。**答案：*分子醫(yī)學(xué)工程與人體微型系統(tǒng)的融合正在深刻變革疾病治療模式。例如，在癌癥治療中，可以利用患者腫瘤細(xì)胞構(gòu)建類器官或器官芯片模型。通過分子診斷技術(shù)識(shí)別腫瘤的特定分子標(biāo)記物（如基因突變、耐藥性相關(guān)蛋白），結(jié)合藥物遞送系統(tǒng)，在體外模型上測(cè)試不同靶向藥物或化療藥物的敏感性。醫(yī)生可以根據(jù)模型結(jié)果為患者“量身定制”治療方案，預(yù)測(cè)療效和副作用，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)治療”向“精準(zhǔn)治療”的轉(zhuǎn)變。又如，在細(xì)胞治療領(lǐng)域，利用基因編輯技術(shù)（分子醫(yī)學(xué)工程手段）修飾患者自身免疫細(xì)胞（如CAR-T細(xì)胞），然后通過微流控器官芯片評(píng)估其治療特定癌癥（如白血?。┑男屎腕w內(nèi)存活能力，優(yōu)化治療策略。這種交叉融合使得治療前預(yù)測(cè)、治療中監(jiān)控和治療后評(píng)估更加精準(zhǔn)，推動(dòng)治療個(gè)體化和閉環(huán)管理成為可能。**解析思路：*提出核心論點(diǎn)（交叉融合變革治療模式），選擇具體領(lǐng)域（如癌癥治療、細(xì)胞治療）作為論據(jù)，結(jié)合具體技術(shù)（分子診斷、藥物遞送、基因編輯、器官芯片）說明如何實(shí)現(xiàn)變革，強(qiáng)調(diào)變革方向（精準(zhǔn)化、個(gè)體化、閉環(huán)管理）。3.展望未來，你認(rèn)為分子醫(yī)學(xué)工程與人體微型系統(tǒng)領(lǐng)域還有哪些值得探索的重要方向？并簡(jiǎn)要說明理由。**答案：*①構(gòu)建更復(fù)雜、更整合的多器官系統(tǒng)芯片：目前大多研究單一器官芯片，未來應(yīng)致力于構(gòu)建能模擬器官間相互作用（如腸道-肝臟-腎臟軸）的多器官芯片，以研究復(fù)雜疾?。ㄈ绱x綜合征、腸-肝綜合征）的發(fā)生發(fā)展機(jī)制和藥物效應(yīng)。理由：許多疾病是多器官相互作用的產(chǎn)物，單一器官模型難以全面解釋。②發(fā)展智能響應(yīng)型器官芯片：集成可感知環(huán)境變化（如pH、氧濃度、藥物）并作出響應(yīng)的智能材料或工程化細(xì)胞，使芯片能更真實(shí)地模擬體內(nèi)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程。理由：體內(nèi)環(huán)境是動(dòng)態(tài)變化的，靜態(tài)或簡(jiǎn)單刺激的模型保真度有限。③結(jié)合人工智能與大數(shù)據(jù)分析：利用AI算法分析從器官芯片產(chǎn)生的海量多組學(xué)數(shù)據(jù)（基因、蛋白、代謝物等），挖掘疾病規(guī)律，預(yù)測(cè)藥物反應(yīng)，優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)和治療方案。理由：器官芯片產(chǎn)生數(shù)據(jù)復(fù)雜且量大，需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析工具輔助解讀和應(yīng)用。④利用生物制造技術(shù)（如3D生物打?。┚?/p>