2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——生物醫(yī)學(xué)工程的新發(fā)展考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)）1.下列哪一項不是近年來3D生物打印技術(shù)取得的重要突破？A.開發(fā)出可打印血管網(wǎng)絡(luò)的能力B.使用患者自身細胞進行打印C.實現(xiàn)多種功能性細胞（如神經(jīng)元、心肌細胞）的同步打印D.打印結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能完全等同于天然組織2.CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)最核心的優(yōu)勢在于？A.精確性極高，幾乎無脫靶效應(yīng)B.編輯效率極低，耗時較長C.只能進行基因敲除，不能進行基因插入或修正D.操作復(fù)雜，需要專業(yè)的實驗室環(huán)境3.以下哪種材料最常被用作可降解植入物的生物相容性支架？A.金（Au）B.鈦合金（TiAl6V4）C.聚己內(nèi)酯（PCL）D.硅橡膠（Silicone）4.微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用不包括以下哪項？A.高通量藥物篩選B.單細胞分選與分析C.全自動化學(xué)合成D.便攜式即時診斷（POCT）設(shè)備5.mRNA疫苗相對于傳統(tǒng)疫苗的主要優(yōu)勢不包括？A.生產(chǎn)周期短，易于規(guī)?；疊.可以誘導(dǎo)較強的細胞免疫應(yīng)答C.無需在低溫下儲存運輸D.可以提供終身免疫保護6.以下哪項不是腦機接口（BCI）技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)？A.信號解碼的準確性和實時性B.電極植入的生物相容性和長期穩(wěn)定性C.成本過高，難以普及D.無法實現(xiàn)復(fù)雜的思維意圖傳達7.基因測序技術(shù)的飛速發(fā)展對生物醫(yī)學(xué)工程的主要推動作用不包括？A.實現(xiàn)個性化精準醫(yī)療B.加速新藥研發(fā)進程C.使復(fù)雜疾病研究變得極其簡單D.推動了生物信息學(xué)和計算生物學(xué)的發(fā)展8.智能藥物緩釋系統(tǒng)的主要目的不包括？A.提高藥物在體內(nèi)的靶向性B.維持藥物在血液中的穩(wěn)定濃度C.增加藥物的毒副作用D.提高藥物的生物利用度9.生物傳感器的主要功能是？A.治療疾病B.檢測和量化生物或化學(xué)物質(zhì)C.生成生物信號D.制造生物材料10.以下哪項不是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域交叉融合的體現(xiàn)？A.將人工智能算法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像分析B.利用合成生物學(xué)方法制造新型生物材料C.將納米技術(shù)與基因治療相結(jié)合D.單獨研究生物化學(xué)的某個分支二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.利用干細胞在外部環(huán)境下構(gòu)建具有特定功能的組織或器官的技術(shù)被稱為__________。2.能夠感知生物信號并轉(zhuǎn)化為可測量電信號的材料被稱為__________。3.基于CRISPR-Cas9系統(tǒng)發(fā)展起來的一種基因編輯技術(shù)，通過引導(dǎo)RNA（gRNA）識別并切割特定DNA序列，被稱為__________。4.能夠在體內(nèi)或體外環(huán)境中根據(jù)特定刺激（如pH、溫度、光照等）釋放藥物的藥物遞送系統(tǒng)被稱為__________。5.利用微型通道網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和處理流體的一種技術(shù)，在生物分析、藥物篩選等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，被稱為__________。6.檢測核酸序列（如DNA或RNA）的技術(shù)，在疾病診斷、遺傳分析等方面具有重要應(yīng)用，被稱為__________。7.將基因治療藥物（如病毒載體或裸DNA）通過特定途徑（如注射、吸入）遞送至目標組織或細胞的過程被稱為__________。8.旨在利用工程技術(shù)修復(fù)、替換或再生受損組織、器官或功能的醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域被稱為__________。9.利用可生物降解的合成高分子材料或天然高分子材料作為支架，為細胞提供附著、增殖和分化環(huán)境的技術(shù)被稱為__________。10.隨著生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的飛速發(fā)展，對其帶來的倫理、法律和社會問題（ELSI）進行探討和規(guī)范變得越來越重要。三、名詞解釋（每題3分，共12分。請給出簡潔、準確的定義）1.組織工程2.基因治療3.生物相容性4.腦機接口四、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述3D生物打印技術(shù)在構(gòu)建組織器官方面的主要優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。2.簡述CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的基本原理及其潛在應(yīng)用領(lǐng)域。3.簡述生物傳感器的主要組成部分及其工作基本原理。4.簡述基因治療可能面臨的主要倫理挑戰(zhàn)。五、論述題（每題8分，共24分。請結(jié)合所學(xué)知識，進行較為深入的分析和論述）1.論述干細胞技術(shù)在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展前景和面臨的重大挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體實例，論述人工智能技術(shù)如何正在改變生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究與臨床實踐。3.論述生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)創(chuàng)新對人類健康帶來的潛在益處以及可能引發(fā)的社會問題。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.C5.D6.D7.C8.C9.B10.D二、填空題1.組織工程2.生物敏感材料（或：智能材料）3.基因編輯（或：堿基編輯、先導(dǎo)編輯等）4.智能藥物緩釋系統(tǒng)5.微流控技術(shù)6.DNA測序（或：基因測序）7.基因遞送8.生物醫(yī)學(xué)工程（或：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)）9.組織工程支架技術(shù)（或：細胞外基質(zhì)模擬）10.倫理、法律和社會問題（ELSI）三、名詞解釋1.組織工程：利用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理和方法，構(gòu)建具有特定功能的組織或器官替代物，或誘導(dǎo)、促進自體組織再生修復(fù)的學(xué)科。2.基因治療：通過將外源基因?qū)氚屑毎?，以糾正或補償缺陷基因的功能，從而達到治療疾病目的的治療方法。3.生物相容性：指生物材料與生物體（活體組織、體液或細胞）接觸時，能夠表現(xiàn)出良好的相互作用（如無毒性、無致敏性、無致癌性、無免疫排斥反應(yīng)、能整合入組織等），并維持其自身結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定的能力。4.腦機接口：一種直接連接人腦（或腦神經(jīng)）與外部設(shè)備的技術(shù)或系統(tǒng)，用于實現(xiàn)大腦與外部設(shè)備之間的信息傳遞和交互，無需通過傳統(tǒng)的神經(jīng)肌肉通路。四、簡答題1.優(yōu)勢：(1)構(gòu)建復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)：可模擬天然組織的復(fù)雜形態(tài)和結(jié)構(gòu)。(2)定向藥物遞送：可在打印過程中嵌入藥物或生長因子。(3)材料多樣性：可使用多種生物相容性材料。(4)個性化定制：可根據(jù)患者具體情況定制組織或器官。挑戰(zhàn)：(1)打印精度與速度：難以達到細胞水平的精度和臨床所需的速度。(2)細胞存活與功能：保證打印細胞在打印和移植過程中的存活率和功能活性。(3)血管化：構(gòu)建的大塊組織需要建立有效的血管網(wǎng)絡(luò)以供氧供能。(4)生物力學(xué)匹配：打印組織的力學(xué)性能需與天然組織接近。(5)成本高，技術(shù)復(fù)雜。2.原理：利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)，其中Cas9是一種高效的DNA核酸內(nèi)切酶，通過向其靶向結(jié)構(gòu)域（RNP復(fù)合物）導(dǎo)入一小段與目標DNA序列互補的向?qū)NA（gRNA），gRNA將Cas9精準導(dǎo)航至基因組上的特定位置，Cas9在該位置切割DNA雙鏈，從而實現(xiàn)基因的敲除、插入或修正。應(yīng)用領(lǐng)域：(1)疾病模型構(gòu)建。(2)基因功能研究。(3)基因治療（治療遺傳病、癌癥等）。(4)邊緣計算等領(lǐng)域。3.主要組成部分：(1)檢測元件：能識別并結(jié)合目標生物分子（如抗原、抗體、酶、核酸等）。(2)信號轉(zhuǎn)換元件：將檢測元件與生物分子結(jié)合產(chǎn)生的微弱信號轉(zhuǎn)換為可測量的物理或化學(xué)信號（如電信號、光信號、壓電信號等）。(3)輸出裝置：將轉(zhuǎn)換后的信號放大、處理并顯示出來。工作原理：當(dāng)目標生物分子與檢測元件結(jié)合時，引發(fā)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)變化，進而導(dǎo)致信號轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生相應(yīng)的可測量信號，最終通過輸出裝置進行檢測和讀數(shù)。4.主要倫理挑戰(zhàn)：(1)知情同意：特別是對認知障礙者或未成年人的基因編輯。(2)安全性風(fēng)險：脫靶效應(yīng)、長期副作用等。(3)社會公平：可能加劇社會不平等，形成“基因富人”和“基因窮人”。(4)人類增強：用于非治療目的（如提升智力、體能）可能帶來倫理爭議。(5)生殖系基因編輯：對基因庫的潛在影響。(6)監(jiān)管困境：技術(shù)發(fā)展快于法規(guī)建設(shè)。五、論述題1.前景：(1)實現(xiàn)器官修復(fù)與替換：為終末期器官衰竭患者提供新的治療選擇。(2)疾病研究：構(gòu)建疾病特異性模型，用于研究發(fā)病機制和藥物篩選。(3)個性化醫(yī)療：利用患者自身干細胞構(gòu)建組織器官，減少免疫排斥。(4)推動再生醫(yī)學(xué)發(fā)展：與其他技術(shù)（如3D打印、生物材料）結(jié)合，促進組織再生。挑戰(zhàn)：(1)細胞來源與質(zhì)量：獲取足夠數(shù)量、高質(zhì)量、無瘤變的干細胞仍是難題。(2)血管化難題：構(gòu)建功能完善的大塊組織需要解決復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)形成問題。(3)生物力學(xué)與組織整合：打印組織需具備與天然組織相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能并能良好整合。(4)安全性與免疫排斥：需確保移植安全，有效避免免疫排斥反應(yīng)。(5)成本高，技術(shù)復(fù)雜：目前技術(shù)成本高昂，操作復(fù)雜，距離臨床廣泛應(yīng)用尚有距離。(6)倫理問題：如多能干細胞的來源和使用。2.人工智能對生物醫(yī)學(xué)工程的影響：(1)醫(yī)學(xué)影像分析：AI算法（如深度學(xué)習(xí)）在醫(yī)學(xué)影像（CT、MRI、X光、病理切片）的自動識別、分割、診斷輔助等方面表現(xiàn)出色，提高診斷效率和準確率。(2)藥物研發(fā)：AI可加速新藥靶點發(fā)現(xiàn)、化合物篩選、藥物劑量優(yōu)化、臨床試驗設(shè)計等環(huán)節(jié)，降低研發(fā)成本和時間。(3)個性化醫(yī)療：通過分析大數(shù)據(jù)（基因組、臨床記錄、生活習(xí)慣等），AI可輔助制定個性化治療方案。(4)智能醫(yī)療設(shè)備：AI賦能醫(yī)療機器人、可穿戴設(shè)備，實現(xiàn)更精準的診斷、治療和健康管理。(5)疾病預(yù)測與預(yù)防：基于大數(shù)據(jù)分析，AI可識別疾病高風(fēng)險人群，輔助進行早期干預(yù)和預(yù)防。(6)流行病學(xué)分析：AI在疫情追蹤、傳播預(yù)測、資源調(diào)配等方面發(fā)揮作用。3.潛在益處：(1)提高診療水平：精準診斷、個性化治療、微創(chuàng)手術(shù)等提高了治療效果，降低了副作用。(2)延長人類壽命：新技術(shù)在癌癥、心血管疾病、遺傳病等方面的突破有助于延長人類健康壽命。(3)改善生活質(zhì)量：輔助技術(shù)（如人工器官、假肢）、康復(fù)設(shè)備等改善了殘疾人士和老年人的生活質(zhì)量。(4)加速基礎(chǔ)研究：高精尖儀器、基因測序等技術(shù)加速了生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究進程。(5)促進醫(yī)療資源均衡：遠程醫(yī)療、便攜式診斷設(shè)備等有助于將優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源延伸至基層和偏遠地區(qū)