生物技術（ Biotechnology）是以現代生命科學理論為基礎，應用生命科學研究成果，結合化學、物理學、數學和信息學等學科的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照預先設計，在不同水平上定向地改造生物遺傳性狀或加工生物原料，為人類提供有用的新產品（或達到某種目的）的綜合性的科學技術體系。
從公元前6000年古代巴比倫人釀造啤酒、公元前4000年埃及人做發酵面包、中國殷商時期制醬以及春秋戰國時期有釀醋作坊開啟傳統生物技術，其依賴釀造與自然發酵且憑經驗操作。1673年，安東尼·列文虎克發明顯微鏡助力發現微生物。1860-1870年格雷戈爾·孟德爾經豌豆雜交實驗發現遺傳定律，后威廉?路德維希?約翰遜定義 “基因”。1928年亞歷山大·弗萊明發現芐青霉素，霍華德?沃爾特?弗洛里進行菌種選育等工作，恩斯特·柴恩開展藥效試驗，開創抗生素時代。1944年，美國三位科學家分離出細菌的 脫氧核糖核酸 并確定其為遺傳物質分子。1953年，沃森和弗朗西斯·克里克發現 DNA 雙螺旋結構，1956年，羅杰·科恩伯格發現 DNA 聚合酶，1958 年弗朗西斯?克里克提出 “中心法則”。現代生物技術以 20世紀70年代，DNA 重組技術建立為標志，1976年世界第一家生物技術公司 Gene - Tech 誕生開啟新紀元，此后眾多科學家投身分子生物學研究，以基因工程為核心的技術革命推動現代發酵工程、細胞工程及蛋白質工程發展。
生物技術主要包括五大工程，即基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和蛋白質工程。隨著信息技術、納米技術和生物技術的融合發展，生物交叉技術也成為生物技術的一個重要分支。生物技術具有諸多優點，如不可取代、快速精確、低耗高效、副產物少等，還具時效先進性與規范引領性；但它是雙刃劍，誤用謬用會威脅國民健康與國家安全。生物技術作為一種新興技術，21世紀以來發展最為迅猛，甚至當前正在興起以生物技術為重點的第四次產業革命，其成果現已廣泛用于種植業、食品加工業、醫藥行業、海洋開發、環境保護等諸多領域。
名詞定義
生物技術（ biotechnology）是以現代生命科學理論為基礎，應用生命科學研究成果，結合化學、物理學、數學和信息學等學科的科學原理，采用先進的科學技術手段，按照預先設計，在不同水平上定向地改造生物遺傳性狀或加工生物原料，為人類提供有用的新產品（或達到某種目的）的綜合性的科學技術體系。
生物技術涉及的面比較廣，不同人關注它的不同方面，也就有了不同的稱謂，如關注工程化生產，稱之為生物工程技術；區別于傳統生物技術，稱之為現代生物技術；關心同納米技術、信息技術的交叉應用，稱之為生物交叉技術等。生物技術，通常指的是現代生物技術，也稱為生物工程技術。
狹義
狹義地講，生物技術就是利用生物有機體（包括微生物和高等動、植物）或者其組成部分（包括器官、組織、細胞或細胞器等）發展新產品或新工藝的一種技術體系。
廣義
廣義地講，生物技術是指以現代生命科學（分子生物學、細胞生物學）為基礎，結合先進的工程技術手段，利用生物體及其亞細胞結構和分子，研究、設計和制造新產品，或預期性地改變生物的特性乃至創造新的物種或品種，使人們得到所期望的品質的技術。
歷史沿革
古代階段
公元前6000年，古代巴比倫人就會釀造啤酒；公元前4000年，埃及人就會做發酵面包，中國商朝時期，人們就會做醬；春秋戰國時期，已有專門釀醋的作坊，稱之為傳統生物技術，其技術特征是采用釀造技術，主要特點是自然發酵，全憑經驗。
傳統階段
這一階段是指19世紀末到20世紀30年代前，以發酵產品為主干的工業微生物技術體系。這一時期的生物技術主要是通過微生物的初級發酵來生產食品，其應用僅僅局限在化學工程和微生物工程的領域，通過對粗材料進行加工、發酵和轉化來生產純化人們需要的產品，如DL-乳酸、乙醇、面包酵母、檸橡酸和Caspase-3等。
近代階段
1673年，安東尼·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）發明了顯微鏡，使人類發現了自然界有微生物的存在。微生物學奠基人路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）揭開了發酵現象的奧秘，他認為 “一切發酵過程都是微生物作用的結果，微生物是引起化學變化的作用者”。他利用發酵是生命過程的理論，找到了啤酒和葡萄酒酸敗的本質，又在解決問題的過程中創建了巴斯德滅菌法。
1860-1870年，奧地利學者格雷戈爾·孟德爾（Gregor Mendel）根據豌豆雜交實驗發現孟德爾遺傳定律。丹麥遺傳學家威廉?路德維希?約翰遜（Wilhelm Ludwig Johannsen）將孟德爾的遺傳因子概念定義為 “基因”。
1928年，英國科學家亞歷山大·弗萊明（Alexander Fleming）發現了芐青霉素；英國科學家霍華德?沃爾特?弗洛里（Howard Walter Florey）則進行了菌種選育，提高發酵水平，建立并完善了青霉素的提純方法和大規模生產的微生物發酵技術；德國科學家恩斯特·柴恩（Ernst Boris Chain）進行了青霉素的藥效試驗，由此開創了以青霉素為代表的抗生素時代。隨后，鏈霉素、金霉素、紅霉素等抗生素也相繼問世，興起了抗生素工業，促使工業微生物的生產進入了一個新階段。
1944年，3位美國科學家分離出細菌的脫氧核糖核酸（DeoxyriboNucleicAcid，DNA），并發現DNA是攜帶生命遺傳物質的分子。1953年，美國人小托馬斯·沃森（Watson）和英國人弗朗西斯·克里克（Crick）發現了DNA雙螺旋結構。1956年，羅杰·科恩伯格發現了DNA聚合酶（DNAPolymerase），它就像膠水一樣，可以將游離的脫氧核糖核苷酸連接成DNA片段。1958年，弗朗西斯·克里克提出了遺傳信息傳遞“中心法則”。
現代階段
現代生物技術以20世紀70年代DNA重組技術的建立為標志，以世界上第一家生物技術公司-Gene-Tech的誕生（1976年）為紀元。此后，越來越多的科學家投身于分子生物學研究領域，并取得了許多重大的進展。至此，以基因工程為核心的技術革命帶動了現代發酵工程、工程、細胞工程以及蛋白質工程的發展，形成了具有劃時代意義和戰略價值的現代生物技術。
主要分類
生物技術也稱為生物工程，主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵發工程。其中，基因工程是現代生物工程的核心和基礎。隨著里物技術和生命科學的發展以及與其他生命科學學科的相互滲透，生物技術的內容不斷深入與擴展，相繼產生了蛋白質工程、基因治療、細胞治療、抗體工程等分支技術。在生命科學與技術體系中，生物技術是一門承上啟下的學科或專業，拓展和延伸了生物科學，成為基礎理論成果轉化為具有應用價值的技術和產品的樞紐與橋梁。
基因工程
基因工程（ genetic engineering） 基因工程或稱遺傳工程、基因重組技術，就是將不同生物的基因在體外剪切組合，并和載體（如質粒載體、菌體載體、病毒載體）的脫氧核糖核酸連接，形成重組DNA，然后將其導入宿主細胞內進行擴增和表達，以獲得所需要的蛋白質。基因工程藥物是醫藥生物技術應用最成功的領域，已有近百種基因工程藥物和新型冠狀病毒疫苗研制成功并上市。其中，促紅細胞生成素（EPO）、重組胰島素、生長激素、干擾素等藥品年銷售額高達數億美元甚至數十億美元。
基因工程是指在基因水平上，按照人類的需要進行設計，然后按設計方案創建出具有某種新的性狀的生物新品系，并能使之穩定地遺傳給后代。基因工程采用與工程設計十分類似的方法，既具有理學的特點，同時也具有工程學的特點。生物學家在了解遺傳密碼是核糖核酸轉錄表達以后，還從分子的水平去干預生物的遺傳。1973年，美國斯坦福大學的科恩教授，把兩種質粒上不同的抗藥基因“裁剪”下來，“拼接”在同一個質粒中。當這種雜合質粒進入大腸桿菌后，這種大腸桿菌就能抵抗兩種藥物，且其后代都具有雙重抗藥性。科恩的重組實驗拉開了基因工程的大幕。脫氧核糖核酸重組技術是基因工程的核心技術。重組，顧名思義，就是重新組合，即利用供體生物的遺傳物質，或人工合成的基因，經過體外切割后與適當的載體連接起來，形成重組DNA分子，然后將重組DNA分子導入到受體細胞或受體生物構建轉基因生物，該種生物就可以按人類事先設計好的藍圖表現出另外一種生物的某種性狀。基因編輯技術不斷獲得突破，發展出了鋅指核酸酶、轉錄激活因子樣效應因子核酸酶、成簇規律間隔短回文重復序列/Cas9核酸酶等系統，可直接對細胞基因組進行靶向修改，并用于培育轉基因動植物等。
細胞工程
細胞工程（cell engineering） 細胞工程是生物技術的基礎。細胞工程是指以細胞為單位，在體外條件下研究基因導入、染色體導入，細胞核移植、細胞融合、細胞大規模培養等技術，目的是改良生物品種、創造新物種、獲得具有優良性狀的工程細胞用于藥用代謝產物的生產。細胞培養不受季節、地理位置等限制，因此可以利用細胞生物反應器大量生產有效藥用成分。
細胞工程是根據細胞生物學和分子生物學原理，采用細胞培養技術，在細胞水平進行的遺傳操作。細胞工程大體可分為染色體工程、細胞質工程和細胞融合工程。
細胞培養技術是細胞工程的基礎技術。所謂細胞培養，就是將生物有機體的某一部分組織取出一小塊，進行培養，使之生長、分裂的技術。細胞培養又叫組織培養。近二十年來細胞生物學的一些重要理論研究的進展，例如細胞全能性的揭示，細胞周期及其調控，癌變機理與細胞衰老的研究，基因表達與調控等，都是與細胞培養技術分不開的。植物細胞全能性的猜想及驗證始于1902年，其間進行了不斷的嘗試并取得了階段性進展。直至1958年，科學家們用高度分化的胡蘿卜韌皮部細胞進行組織培養，最終獲得完整的胡蘿卜植株。1964-1970年，毛葉曼陀羅花藥、煙草單倍體孢子、胡蘿卜單個細胞分別被用于組織培養，并最終獲得了完整的植株。截至2021年，植物細胞的全能性已經在部分植物中得到了驗證，促進了這些植物科研的進一步發展。然而，更多植物細胞全能性的驗證仍在探索中。
細胞核移植技術屬于細胞質工程。所謂細胞核移植技術，是指用機械的辦法把一個被稱為“供體細胞”的細胞核（含遺傳物質）移入另一個除去了細胞核并被稱為“受體”的細胞中，然后這一重組細胞進一步發育、分化。核移植的原理是基于動物細胞的細胞核的全能性。采用細胞核移植技術克隆動物的設想，最初是由一位德國胚胎學家在1938年提出的，1952年起，科學家們首先采用兩棲綱開展細胞核移植克隆實驗，先后獲得了蝌蚪和成體蛙。1963年，中國童第周教授領導的科研組，以金魚等為材料，研究了魚類胚胎細胞核移植技術，獲得成功。到1995年為止，在主要的哺乳動物中，胚胎細胞核移植都獲得了成功，但成體動物已分化細胞的核移植一直未能取得成功。1996年，英國愛丁堡羅斯林研究所伊恩·維爾穆特研究小組成功利用細胞核移植方法培養出一只克隆羊“多利”，這是世界上首次利用成年哺乳動物的體細胞進行細胞核移植而培養出的克隆動物。
細胞融合技術屬于細胞融合工程。細胞融合技術是一種新的獲得雜交細胞以改變細胞性能的技術，它是指在離體條件下，利用融合誘導劑，把同種或不同物種的體細胞人為地融合，形成雜合細胞的過程。在植物細胞融合領域，白菜和甘藍體細胞雜交形成白菜甘藍，是成功的例子。細胞融合技術是細胞遺傳學、細胞免疫學、病毒學、腫瘤學等研究的一種重要手段。
酶工程
酶工程（ enzyme engineering） 酶工程是生物技術的條件。酶工程是以酶或者含酶細胞作為多酚氧化酶完成重要的化學和生化反應，發現新的酶或對酶進行分子修飾以改善酶的特性，包括酶的分離純化、酶的固定化、新型生物傳感器等。將酶工程應用于藥物的生產，用各種酶生產藥品，為減少化學合成的步驟或跨越化學合成無法完成的反應提供了手段。
酶工程可以分為兩部分：一部分是如何生產酶，一部分是如何應用酶。酶的生產大致經歷了四個發展階段：最初從動物內臟中提取酶；隨著酶工程的進展，人們利用大量培養微生物來獲取酶；基因工程誕生后，通過基因重組來改造產酶的微生物；近些年來，酶工程又出現了一個新的課題，那就是人工合成新酶，也就是人工酶。
發酵工程
發酵工程（ 發酵 engineering） 發酵工程是生物技術的支柱，也是生物技術獲得最終產品的手段。發酵工程是利用微生物（或細胞）的特定性狀，通過現代工程技術手段在生物反應器中生產藥用物質的一種技術，是微生物學、細胞生物學、生物化學和化學工程的有機結合。無論是傳統的發酵產品，還是現代基因工程的生物技術產品，都需要通過發酵生產來獲得。醫用抗生素在臨床用藥中用量巨大，大多數抗生素為發酵產品，半合成抗生素的母核也是發酵產物。
發酵是微生物特有的作用，幾千年前就已被人類認識并且用來制造酒、面包等食品。20世紀20年代主要是以酒精發酵、丙三醇發酵和丙醇發酵等，20世紀40年代中期，美國抗生素工業興起，大規模生產芐青霉素，隨后日本谷氨酸發酵成功，大大推動了發酵工業的發展。20世紀70年代，隨著基因重組技術、細胞融合等生物工程技術的飛速發展，發酵工業進入了現代發酵工程的階段。不但在食品生產乙醇類飲料、醋酸和面包，生產醫藥胰島素、干擾素生長激素、抗生素和新型冠狀病毒疫苗等，在農用生產資料上生產天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等，還在化學工業上生產氨基酸、香料、生物高分子、酶、維生素和單細胞蛋白等。
蛋白質工程
蛋白質工程是指在深入了解蛋白質空間結構以及結構與功能的關系，并在掌握基因操作技術的基礎上，用人工合成生產自然界原來沒有的、具有新的結構與功能的、對人類生活有用的蛋白質分子。由于蛋白質工程是在基因工程的基礎上發展起來的，在技術方面有很多同基因工程技術相似的地方因此蛋白質工程也被稱為第二代基因工程。
系統生物技術
20世紀末，隨著計算生物學、化學生物學與合成生物學的興起，又發展了系統生物學的生物技術，即系統生物技術（systemsbiotechnology），包括生物信息技術、納米生物技術與合成生物技術等。
主要特征
優點
優越性
1、不可取代性
生物技術的操作對象和方法所具有的突出細微性以及明確的目標性、使得該類技術使用往往能相對快捷地獲得其他常規方法所不能生產或難以生產的產品。
一些植物通常通過育種來提高生產力和增加抗性，但傳統的雜交育種通常僅限于大麥和小麥，最多就是通過遺傳條件進行擴展。但是，如果用基因工程來改良品種，就不能限制遺傳資源的來源。在制藥行業，有很多這樣的例子，比如生長激素釋放的抑制因子，是一種人腦激素，會減慢正常生長激素的分泌，這種抑制劑雖然是人體內生長和代謝所必需的，但其含量很少，很難通過分離、提取或組合來生產。而利用基因工程明確該抑制因子的基因并將其直接轉移到適宜培養的大腸桿菌中就能生產出該抑制因子，用于治療疾病和其他生物制劑應用需求。
2、快速、精確
生物技術的直接應用往往能夠獲得比自然界天然進行該類生物現象速度加快幾倍的直觀評判依據，比如農作物生產中的雜交育種與基因工程育種的耗費比較。生物技術的應用很大程度上是將自然界存在的生物現象在實驗室中進行了快速重現和增強，因而在實際應用中，利用了生物技術而生產的試劑盒，將特異性的生物反應集成在微型的反應基質上，進而突出了生物反應的溫和性、快速性，達到快速、精確地對人類和動物、植物疾病進行有效的早期診斷的目的。
3、低耗、高效
生物技術最突出的特點是利用了自然界中的生命現象，一般能夠在比較溫和條件下以較快的速度進行反應，因而在工業化生產中對于生物技術進行了較多的改進、適應和應用的化學工業、制藥工業以及其他相關工業中的生產實踐也充分體現出了能耗較小、效率較高和特定原料依賴程度低等優點。傳統化工產業進行催化產品生產時，需為化學催化劑提供高溫高壓、獲強酸、強堿等相對耗能比較大、較為激烈的反應環境條件才能保障反應順利進行：而用來源于生物體的“酶”作為催化劑進行生產應用時由于酶的特性，只需提供常溫常壓條件并適當保障較為中性的酸堿微環境條件即可進行，從而降低能耗成本。
4、 副產物少、副作用小、安全性好
由于使用對象主要針對人類或其他生物，因而與生物技術關聯密切的制藥行業具有較大的助益，有利于提高生產效率，為消費群體提供更易于被接受的低污染、較小毒副作用、病源針對性更強的產品。傳統制藥業尤其是化學合成類藥物的生產是需要以有機化學催化合成產業為基礎的一種高能耗、高污染產業，而且生產中產生的廢氣、廢水、廢渣和一些副產物有時還有毒性。而將多酚氧化酶、生物培養等生物技術用于制藥時，即可大大減少環境污染，提高藥物的安全性。
時效先進性
生物技術的發展既需要先進的材料加工工業為其提供大量的精密微小、穩定的專用器具和儀器保障：也需要融合各學科先進理念和研究特色的新興研究方向、技術、方法的凝練，還需要計算機、信息技術對于眾多相關數據信息的加工處理以及交流分析，在總體發展上體現出時效先進性，可體現在以下方面：
1、大量采用高新技術
生物技術研究和應用方面的各種儀器的制作材料和性能不斷改善，新方法、新技術的不斷涌現，所生產的儀器在微型、便攜、專用方面越來越呈現出繁榮的局面。比如各種規格、材質的離心管、樣品貯存容器，以及能夠適宜于當前各種先進 PCR 反應過程的溫度控制、保持等專用材料和技術等。與生物分子提取、分離、鑒定等有關的色譜分析樣品前處理采用固相微萃取，并輔助光纖流動池、芯片技術、納米技術及激光蒸發光散射檢測器等相關附屬配套制品的開發應用，則為專業化的生物技術應用提供了器械、技術操作規范等應用保障，從而提供更加快速、便捷、有效的應用效果。
2、生物檢測技術儀器趨向微型化、自動化與智能化發展
隨著計算機、信息技術的飛速發展，當前大量使用的各種研究分析儀器都加大了數據采集工具、加工、處理等方面的儀器和技術支持力度，計算機、自動控制芯片、互聯網，尤其是智能手機基本實現了不同年齡、知識背景下的設備普及，從而為相關的應用生物技術開發的檢測儀器和方法實現智能化、便攜化的普及應用提供了前提保障。在應用生物技術進行相關生產的領域內，通過開發特定的檢測技術，即可實現依托集成度高的計算機自動化技術，融合開發特殊智能軟件技術、基于智能手機的APP開發應用而使得儀器的使用愈加便利，促進儀器開發小型化，應用便攜，且可推動在一定范圍內實現數據的追蹤與共享，助力生物技術相關產業的發展和管理。
3、對儀器的檢測靈敏度要求愈來愈高
對于應用生物技術進行相關的生產和分析應用來說，提高檢驗方法的靈敏度是現階段需要研究的主攻方向之一，既有利于利用生物技術進行相關生產過程的規范高效管理，又有利于生物檢測技術、儀器本身的發展。而靈敏度提高要從生物檢測技術所倚賴的生物原理本身以及物理或化學甚至是納米技術領域所提供的生物反應條件或特性來進行相關檢測原理的探討和改進，以及儀器的相關技術創新，而其最終的提高目標是實現單分子檢測。
規范引領性
當代工業化社會的滾滾車輪在推動歷史向前和人民生活改善方面滿載業績，然而卻對賴以生存的環境造成了許多需要不斷治理的污染和危害。發展生物技術，可以充分利用生物界本身的原理和規則，減小能源等投入；可以開發應用生物創新材料，有利于提高其環境友好性；可以在開發建設時期充分考慮可能的形式，避免生態環境嚴重破壞，有利于踐行社會主義科學發展觀，創建生態文明。
缺點
生物技術是一把“雙刃劍”，它的繁榮發展既能造福人類，又極有可能給人類帶來災難。生物技術的研究在防控重大新發突發傳染病、保護人類遺傳資源以及防范生物恐怖與生物武器威脅等領域發揮重要作用。但是，生物技術能夠通過修改生命體“自我復制”和“自然選擇”兩種屬性來實現人類目標，一旦誤用或謬用，則可能產生新的更具危險性的生物制劑或毒素，甚至新的生物體，將對國民健康和國家安全造成難以想象的破壞。為促進和保障生物技術研究開發活動健康有序開展，維護國家生物安全，應該對生物技術研究、開發與應用進行管控。
應用領域
醫學領域
現代生物技術在生物制藥、基因治療、疾病預防、診斷和治療等方面有著突出的地位。隨著人類基因組計劃的完成，人類基因組的藍圖已經呈現在人類面前。基于人類基因組的研究成果和現代分子生物學的發展，人們可以發現并研究更多的疾病相關基因。借助功能基因組研究與生物技術途徑，使人們研制出專門治療癌癥、傳染病和遺傳病等的新型藥物也成為了可能。針對一些重大疾病，如惡性腫瘤、心血管疾病、代謝性疾病、自體免疫性疾病等，可以開發研制一系列創新藥物、新型診斷試劑和新型新型冠狀病毒疫苗等。此外，各類新興的生物技術（如組織器官工程、干細胞技術、生物納米技術、合成生物學等）的應用，為新藥和醫療器械的研發提供了強有力的技術保障。現代生物技術正在或將帶動新興制藥工業的發展，蛋白質和核酸類藥物、藥物靶點化合物等的研發將成為制藥工業的主流。
軍事領域
基因武器
基因武器以生物基因工程為基礎，對軍事需求進行分析與探索，能夠對非致病微生物遺傳物質進行改變，促使其產生細菌，并對人類生化特點的不同之處進行運用，使得這類致病細菌發揮作用。其被包含在生物遺傳學范圍之內，基因武器價值比之前的生物武器更高，在軍事中運用頻率更高。人類基因圖譜的成功破解使得基因武器有機會產生，到2022年為止，世界軍事力量都在對基因武器進行研發，各國都想占據有利地位，起到引導作用。美國政府在生物工程探索方面投入很多資金，以馬里蘭州軍事醫學研究所為主要研究中心，研究人員找出了價值較高的遺傳武器，如釀酒酵母等。俄羅斯設計了特殊炸彈，這種炸彈可帶來炭疽病，毒素能夠通過基因工程得以產生，這種毒素對所有抗生素都具備抗藥性，找不到解毒劑。德國軍方在研制能夠對抗抗生素的生物武器，包括毒素病原體等。
信息檢測與處理
生物傳感器對分子之間特異互補進行運用，對特定核酸序列進行快速分析。軍事生物傳感器技術能夠借助于這項科技，對受體以及細胞等進行結合，可以對不同生物戰劑做出識別，也能夠進行較為精確的檢測，運用計算機指出合理的治療計劃。生物傳感器也能夠對炸藥進行測量，對敵人具體信息做出檢測，找出敵人地雷以及炮彈等具體位置以及數量。在生物技術不斷進步的背景下，人類對信息處理的水平也有很大程度提升，生物技術與計算機技術緊密結合起來。
軍用生物材料
軍用材料具備特殊的能力，其對現代生物技術進行運用，對傳統技術加以創新或者改良，重量比較輕，強度也非常高，性能比較好，能耗也不是非常高，生產成本能夠得到控制，生產用時不長，速度較快，所以其在軍事應用中價值較大。截至2022年為止，各個國家都在對生物材料進行探索，如纖維材料以及光電材料等。在未來的發展進程中，不同生物材料都將在軍事裝備中得到運用。例如，美國得到蛛絲合成基因，并對其進行移植，使其存在于細菌之中，并且可以很快地進行繁殖，之后合成較為特殊的蛋白。其強度比普通鋼高很多，可塑性也比普通鋼材料要高出30%，抗沖擊能量系數比普通鋼高出50倍比較適合用于防彈衣以及防彈頭盔的制作，也可以用在裝甲材料之中如船舶材料以及防污涂料。
偽裝
在現代技術迅猛發展的今天，軍事偵察技術水準也不斷提高，偵察覆蓋范圍格外廣泛，戰場隱秘性變低，透明性變高。與此同時，精制武器也在不斷完善的過程中。所以，對生物技術進行開發與創新，找出具備隱身功能的新型材料，是各國生物技術關注的重點。迷彩材料在28℃時會變為紅色，而在33℃時則會變為藍色，在溫度較低的情況下會變為黑色。其具備全光譜顏色特點：能夠對目標生存能力進行提升。美軍的避役迷彩服是以全光譜為基礎的蛋白纖維而制成，由變色纖維制成的尼龍布能夠根據環境的改變而變換顏色。法國在研制偽裝服，其不僅能夠根據環境特點改變衣服顏色，也能夠屏蔽雷達等電子設備。除此之外，受到機翼色彩鱗片的影響，研發出特殊織物，這種織物能夠依據地面形狀的改變而變幻出不同顏色，使敵方偵察工具難以發現。
軍事功能食品
現代戰爭對士兵的身體素質、智力以及心理素質等都提出更高要求，所以，軍事食品不僅僅能夠提供營養以及能量，還能夠提供飽腹感降低戰爭對人員的消極影響。刺激性食物等能夠提升大腦反應速度以及人體免疫機能。傳統工程技術的應用無法適應痕量的生產，現代高科技食品的產生有助于解決這個難題。基因工程以及其他生物工程等液體能量膠都由酶工程技術研發。借助于對糖分比例的調整來控制葡萄糖的釋放速度，可以緩解壓力以及疲勞，使得軍隊人員維持能量的需求。還能夠通過發酵技術來提高軍用罐頭功能，進而改善睡眠的質量，提升睡眠持續時間，對人體機能進行調整，使得士兵睡眠質量有所提升，具備強度較高的軍事行動能力。
農業領域
農業是國民經濟的基礎，是人類社會的衣食之源、生存之本。現代生物技術的應用在傳統農業的生產上發揮著至關重要的作用。基于基因克隆與功能驗證、規模化轉基因、生物安全等關鍵技術的突破，人們培育出了抗病蟲、抗逆優質、高產、高效的轉基因新品種，促進了農牧業的發展。利用轉基因動植物生產稀有的蛋白質和多肽藥物、疫苗、酶乃至環保型生物塑料等被稱為“分子農業”（moleeularfarming）。分子農業的發展將突破傳統農業的范疇，將其延伸到醫藥和工業領域。除此以外，動物克隆技術在遺傳育種、畜牧業生產、器官移植、轉基因動物培育以及瀕危動物拯救等方面也已展示出相應的作用。
工業領域
隨著新技術的發展和進步，現代生物技術在工業領域中發揮著重要的作用，尤其在食品工業領域更是綻放出奪目的光彩。為緩解人口增與糧食短缺的矛盾，利用現代生物技術開發出了多種多樣的微生物食品。同時，為滿足人們對食品營養和健康的追求，具有保健作用的功能食品應運而生。此外，現代生物技術在食品加工中具有重要地位。如在淀粉加工時，通過基因技術來調節淀粉合成中起關鍵作用的幾種酶的比例，來達到調控淀粉成分或功效的目的。食品的安全問題一直受到人們的廣泛關注，在食品檢測中應用現代生物技術取得了明顯的效果。生物傳感器、基因探針、蛋白質檢測等技術準確高效、省時省力的特點在食品檢測市場上體現了實用性和優越性。
環境領域
現代生物技術在環境領域的應用主要集中在污染環境的生物監測、生物修復和生物處理等方面。絮凝劑、聚合氯化鋁等產品在廢氣廢水的凈化過程中取得了很好的成果!。而對于石油煉制、醫藥化工行業帶來的有機污染物，基于現代生物技術開發的生物降解技術也發揮著重要的作用。通過高效脫硫微生物的選育及脫硫微生物代謝途徑的控制，微生物脫硫技術在工業化上取得了重要進展。此外，生物炭正在逐步應用于改善鹽堿地土壤物理和水力特性，鹽堿地將來也有可能變為良田。現代生物技術生產的用于廢氣、廢水、廢渣處理和降解生物塑料的相關產品，將會逐步解決“三廢”、白色垃圾等環保難題。生物肥料、生物農藥的應用，將大幅度地減少化學農藥、化學肥料對農田和環境的污染，加速污染水土的修復進度。
能源領域
在石油和天然氣工業領域中，以微生物為探測系統的微生物勘探技術（mierobial exploration teehnologies，MET）的應用可有效降低勘探成本并提高預測成功率!0。利用微生物生產氫能、潔凈煤、生物質能、微生物燃料電池、微生物固碳制造新能源等清潔能源取得了重要的進展。在“綠色能源”替代“黑色能源”的研究中，利用生物技術將甘蔗、油菜籽、農作物秸稈、林產品廢棄等有機化合物轉化為生物乙醇、生物柴油、生物電能、生物氫等生物質能的關鍵技術已經實現突破。微生物燃料電池（mierobialfuelcel，MFC）也已成雛形，MFC利用微生物的代謝作用，將有機廢水中的化學能轉化為清潔電能，具有廣闊的發展前景。此外，在微藻類生物的固碳技術和高附加值產品的開發和產業化方面也取得了成果。
發展趨勢
持續創新與發展
政策環境優化與生物安全立法
產學研深度融合與科技轉化
利用AI加速生物技術原始創新
成果與影響
基因編輯精準
基因編輯的精準性進一步提升，應用潛力不斷增強，多種基因編輯工具得到開發。比如，CRISPR/Cas3基因編輯系統可以在人胚胎干細胞中實現大片段的基因敲除，編輯效率達到13%—60%。新型基因編輯技術SATI能夠使早衰小鼠壽命延長45%。CRISPR活細胞熒光原位雜交（CRISPRLiveFISH）技術可以實時觀測活細胞中基因組編輯的動態變化。精確基因編輯工具Prime Editor能夠不再依賴脫氧核糖核酸模版即可實現單堿基自由轉換和多堿基增刪，有望修正89%的已知致病性人類遺傳突變。
合成生物學
合成生物學利用蛋白質設計開發全新蛋白質功能，在治療人類疾病方面取得系列進展。美國科學家構建出能放置在活細胞中并調控細胞功能的人工蛋白開關，從頭設計合成出的抗癌蛋白大幅提升了抗癌效果并徹底消除了天然蛋白毒副作用。此外，合成生物學通過設計非天然生物系統，擴展了生命的可能性。以色列研究人員創制出可固定二氧化碳的大腸桿菌，使其從異養生物變成自養生物。美國研究人員設計出一種無細胞酶反應體系，可以擺脫細胞限制，使輸入的生物質能高產量、高生產率和高滴度地轉化為所需的產品。
干細胞技術
干細胞技術推動人造器官和再生醫學加速發展。大阪大學于2020年完成全球首例誘導多功能干細胞培養角膜的移植手術。奧地利科學院分子生物技術研究所等機構利用人體多功能干細胞培育出“高仿真”人體血管類器官，促進了血管疾病研究。此外，微型芯片小腸、迷你心臟、重建胸腺等人造器官也相繼出現。與此同時，干細胞的新類型和新機制也不斷被發現。日本研究團隊利用多光子顯微鏡，捕捉到小鼠胎兒腦組織中神經干細胞的形狀變化，發現神經干細胞能靈活地再生柱狀形態。中國科學院分子細胞科學卓越創新中心的研究人員在小鼠身上發現一群新型細胞Procr+，并證實Procr+細胞是胰島中的成體干細胞。
腦科學突破
腦科學基礎研究不斷取得重大突破。美國威斯康星大學麥迪遜分校研究人員在猴子腦中植入電極，將疑似與意識相關的區域精確鎖定到中央外側丘腦的微小區域。美國184個不同機構的360多位科學家合作繪制出全球首個大腦皮層基因圖譜，揭示了大腦灰質遺傳結構。同時，光遺傳學技術的發展也為腦科學研究提供了有力工具。該技術通過基因改造神經細胞，使其擁有對光產生反應的蛋白質。當光照射到細胞時，這些神經細胞里的電子活動就會被觸發，因此可用光來控制神經細胞的電活動。
生命圖譜繪制范圍擴大
生命圖譜繪制范圍日益擴大，精準度不斷提升。生命圖譜繪制正逐漸從分子圖譜擴展到細胞圖譜，為人們多層次理解生命系統、認識和治療疾病提供支持。美國科學家對果蠅大腦進行了納米級成像，之后利用谷歌云張量處理器（TPU）重建了高達40萬億像素的果蠅完整大腦圖像。德國科學家也重建了小家鼠大腦皮層神經網絡，揭示了迄今最大的哺乳動物神經連接組。此外，德、法、英、美等國的科學家也分別繪制出更加完整的人類肝細胞圖譜、腎細胞圖譜、秀麗隱桿線蟲神經圖譜等。
生物技術與信息技術融合
生物技術與信息技術融合發展，生物存儲與計算技術成為突破性的革命技術。合成生物學的進步推動生物分子成為數據存儲的優質載體，以脫氧核糖核酸存儲為代表的生物存儲與計算技術取得系列突破。中國科學院長春光學精密機械與物理研究所的科學家使用32條DNA鏈創建出一種可以存儲和處理數據的DNA生物計算系統。美國斯坦福大學開發出低能耗類腦人造突觸，實現運算、存儲同步。3D細胞打印、人工智能等顛覆性技術的發展，將成為經濟社會、生命健康、綠色可持續發展等領域的新動力。
生物育種技術發展
生物育種技術的發展有效提高了糧食等重要農產品的生產能力和質量。1983年，世界上首次報道獲得了生物工程作物——轉基因煙草再生植株。1986年，首批經生物工程處理的棉花被批準進行田間試驗。矮化育種、雜種優勢利用推動了種業技術的重大變革；基因編輯技術可以精確、快速地改善農作物的生物性狀，推動農業變革；基因編輯、全基因組選擇等生物技術與大數據、人工智能等現代信息技術交叉融合，有效地推動種業技術革命，驅動現代育種技術的迭代。
參考資料 >
生物安全宣傳教育周|生物技術研究、開發與應用.江西省藥品監督管理局.2024-03-07
生物技術的未來：機遇、挑戰與中國的領先之路.經濟觀察報.2024-11-20
生物科技的應用場景和發展趨勢.中國科學院大學公共政策與管理學院.2024-11-20