一、生物标准物质的特点
生物标准物质的分类具有其自身特点。目前，生物计量研究对象主要包括生物活性成分(小分子为主)、核酸、蛋白质、细胞和微生物，其中，核酸、蛋白质、微生物是目前国际生物计量研究的重点。核酸计量以含量、序列计量为主；蛋白质计量主要包括含量、酶活、免疫、结构计量等；微生物计量刚刚开始，以鉴定和定量研究为主；活性成分计量以纯度、含量计量为主。从上述研究对象的分析可以看出，生物标准物质可以分为成分标准物质和生物特性标准物质。成分标准物质主要为食品、农产品及其制品等的营养成分分析标准物质、有毒有害残留成分分析标准物质等，这类标准物质与人们所熟悉的化学成分标准物质具有相近和相通之处。生物特性标准物质包括用于鉴定、评价、分析、安全监控等用途的核酸标准物质、蛋白质标准物质、活性成分标准物质、微生物活体标准物质等。生物标准物质按照其物料水平分为核酸水平、蛋白质水平、细胞水平、组织水平及机体水平。
生物标准物质尤其是生物特性标准物质的制备需要先进的生物技术作为支撑，生物技术的发展水平及人们对生命现象的理解程度决定了生物标准物质的需求和制备的难易程度。例如，基因操作技术的发展使得转基因动植物成为可能，而转基因生物及其制品所带来的安全问题及其所引发的贸易争端，在不断地要求进行转基因生物标准物质和标准检测方法的研制。有证标准物质是转基因核酸量值的载体，是实现转基因生物核酸量值溯源和传递的技术手段。包含转入基因序列、边界序列、特征标记的标准质粒是转基因核酸标准物质的重要形式之一，该标准质粒的研制正是基于基因克隆技术、反向PCR技术、Tail-PCR技术及分子标记技术等的发展。
二、生物标准物质的研制现状
1.生物成分分析标准物质研制现状
生物标准物质作为生物测试量值比对和溯源的基础得到了国内外的广泛重视。生物计量概念的提出虽然不足10年，但生物标准物质的研制可追溯到20世纪60年代(1964年，美国首先制备成供环境样品和生物样品分析用的标准物质——甘蓝粉。1986年年底，美国研制的环境、生物和临床标准物质已达百余种)。在世界卫生组织(WHO)2003年版国际生物标准物质目录中，标准物质共315种。在WHO于2006年5月公布的国际生物标准物质目录中，共列出了330种标准物质。
我国生物标准物质的研制始于20世纪80年代。1982年由中国科学院环境化学研究所研制的桃叶标准物质是我国最早的一级生物标准物质。国土资源部物化探研究所研制的人发、灌木枝叶、杨树叶、茶叶等标准物质(GBW07601-07605)有定值元素多的特点，但品种的选择上主要为生物地球化学找矿服务，与农畜产品成分差异较大。目前，我国共有30余家单位研制的与食品分析相关的有证标准品391种，其中生物标准物质主要为大米、西红柿叶、玉米等基体有证标准品56种，水稻粉、小麦粉等营养及功能成分分析用纯品及溶液有证标准品12种，酒类分析用溶液有证标准品8种，生物毒素分析用溶液标准品1种。国家标准物质网上公布的临床和卫生领域的成分分析标准及相关纯品77种，主要为血和血细胞、人发、人尿等。
上述标准物质均为生物成分分析标准物质，主要用于食品安全、营养评价、残留检测、环境评价、临床和卫生等方面，研究对象主要为植物、植物性农产品、人类的血液、头发、尿液等。经过20余年的努力，国内生物成分分析标准已经具有一定的数量，覆盖了较多的领域，但还是存在以下问题:一是种类少，覆盖面不够宽，尤其是微生物、昆虫、畜禽等相关的成分标准物质为空白；二是重复研制现象多，如目前国家标准物质网上提供的血和血细胞有证标准物质总量虽然有74种，但仅能提供26种特性量；三是所提供的特征量值数量不够多(最多能提供60余种)，准确度不够高，而美国国家标准与技术研究院(NIST)单品种食品分析用基体标准品最多可提供105种标准值及有不确定度信息的参考值。
2.生物特性标准物质研制现状
近年来，我国生物制品产业逐步发展壮大，目前，主要生物制品有病毒性疫苗、细菌性疫苗、基因工程产品、血液制品、诊断试剂、基因芯片和基因治疗产品等类型，与国际水平差距较小。同时，以核酸扩增为基础的分子诊断技术正快速发展，并广泛应用于医学、出入境检验检疫等领域，因此，对生物特性标准物质的需求越来越迫切。目前，全世界最主要的国际标准品和参考品生产者和分发者NIBSC目录中列有600余种生物制品标准品，大部分为血清、疫苗、抗体等，极少量为病毒核酸标准品，微生物核酸标准品仅有结核杆菌核酸标准品1种。目前，我国国家标准物质网上公布的血清、疫苗、蛋白、抗体等国家一级标准物质1种、二级标准物质19种，主要为血红蛋白、氰化高铁血红蛋白、乙型肝炎表面抗原血清、丙型肝炎病毒抗体血清和人类免疫缺陷病毒I型抗体。目前，我国在核酸标准物质的研制方面才刚刚起步。2005年，我国卫生部临床检验中心研制的乙肝病毒脱氧核糖核酸(HBVDNA)血清标准品、丙肝病毒核糖核酸(HCVRNA)血清标准品被国家质检总局批准为国家二级标准品，其量值可溯源到第一代HBVDNA和HCVRNA国际一级标准品。这是我国在核酸检测领域首次引入国际标准，对我国肝炎病毒核酸定量检测系统的标准化、检验结果的准确性和可比性将起到极大的推动作用。
生物特性标准物质中标准菌株和标准菌种是较特殊的一类标准品，它通常以物种特性和纯度要求作为指标，因此，这类标准品往往以标准保藏方法作为要求。我国近代微生物菌种收集保藏始于20世纪20年代。20世纪30年代后期，方心芳先生在黄海化学工业研究社开始收集和保藏数量较多的菌种资源。1979年国家微生物菌种收集保藏管理委员会成立。目前，我国已经成立了普通微生物、农业微生物、工业微生物、兽医微生物、林业微生物、医学微生物、抗生素(后改为药用微生物)、典型培养物及海洋微生物等9个菌种保藏管理中心。2001年，各菌株保藏中心共计库藏32987株。
由于生长环境和条件对于微生物的生长和特性保持具有重要的作用，因此，为更好地符合微生物检测实际状况，对于微生物相关的标准物质的研制，已经开始从单纯的标准菌株或菌种的收集保藏、微生物活性物质的成分标准物质等向含基质的微生物标准物质方向发展。近年来，国外一些权威能力验证组织机构(如英国CSL组织)的食品微生物能力测试(Fepas)样品已经采用含食品基质的微生物测试样品(如鸡肉中的沙门氏菌、牛肉中的单核细胞增生李斯特氏菌等)。2006年，辽宁出入境检验检疫局研制的食品微生物菌落总数标准品被批准为国家二级标准品。该标准品包含两种制备方法:一种是以模拟食品实物，添加芽孢杆菌、肠杆菌、沙雷氏菌等菌株经冷冻干燥制成的；另一种是以鱼粉为基质与细菌混合经冷冻干燥制成的。这标志着我国在研制含食品基质的微生物菌落总数标准品方面迈出了可喜的一步，但其在标准品制备技术、定值组数上仍需进一步完善。目前，我国在含食品基质的食源性致病菌标准品领域仍是空白。
三、生物标准物质的发展
1.生物标准物质的研制重点
经过20多年的努力和发展，生物制品及标准物质形成了品种数量增长明显、分析范围扩大、技术支持强、制备程序精密、产量不断增加等特点。但近10年来，由于生物技术及信息技术的迅速发展，新制品不断涌现，新技术不断推广和应用，如DNA重组产品代替部分传统制品；基因扩增技术代替传统技术作为病毒制品及血液制品的安全性检测的辅助或补充；分子生物学技术逐步代替动物试验评价产品安全性和质量问题等，这些趋势反映了生物标准化已进入了一个新的历史阶段，而原有的以生物成分分析为主的生物标准物质研制重点已难以满足新技术、新产业和新制品所带来的对标准物质的需求。在继续进行生物成分标准物质研制的同时，生物特性标准物质的研究将可能在近几年内成为生物标准物质研制的重点。
2.生物标准物质的计量单位
目前，国际单位制共有7个基本单位(米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉和摩尔)和两个辅助单位(弧度和球面度)。计量基准也从传统的实物基准阶段发展到量子基准阶段。但尽管如此，生物标准物质的研制正面临一个十分尴尬和无奈的局面。目前，生物计量领域主要以摩尔、千克等国际计量单位为量值基础开展相关工作，但摩尔是一个物质的量的单位，千克是质量单位，均仅能解决部分生物标准物质(如食品营养成分分析标准物质)的量值溯源和传递工作，对于生物标准物质尤其是生物特性标准物质中核酸、蛋白、活性成分、微生物机体等的相关量值，如碱基长度、蛋白活性、活性物质的活性、生物种性等，这些国际计量单位均难以度量。因此，迫切需要建立由生物特性决定的相关溯源体系，研究确定适合生物标准物质特点的国际计量单位及相关导出单位。
3.生物标准物质的管理
研制标准物质需确定原材料来源、制备方式和制备单位、检验项目和标准、协作标定的方案和参与实验室、数据统计和申报等相关内容。标准物质的繁杂的研制过程、精确量值的要求及其在计量工作中的特殊地位，决定了标准物质的研制单位需要相关能力的资质，标准物质的质量控制和风险评估等需要严格的管理体系来保障。但目前我国生物标准物质管理主要为线性管理模式。如中国药品生物制品检定所(NICPBP)相关实验室进行标准物质研制计划、标定方案和方法等的制定及实施，同时也由NICPBP的实验科室对过程的控制自行把握，没有专门负责标准物质整体把握、宏观管理的部门，这对时间的控制和风险的评估均存在不利影响。所以，为促进生物标准物质的健康有序发展，应指定或建立相关的生物标准物质管理部门，对生物标准物质的研制计划、质量控制和使用领域等进行全面有效的管理。
