本文参加百家号科学#了不起的生命医学#系列征文
记得以前看动物世界的时候经常看到蜥蜴这种动物。在遇到危险的时候,它们往往会“丢掉”自己的尾巴并且趁机逃脱。奇妙的是,它们会自己把尾巴长回来。于是自己就想这是很好的技能,如果人能有这样的技能该有多好呀。
当然,我们是没有这种技能的。生老病死,每个人都难以避免。虽说我们有能力制造工具,可以在几千年前就修筑万里长城和金字塔这样的雄伟建筑。长生不老却是帝王们一直念念不忘的事情。另外一件事情可能就是伤病了。历代的名医们留下了众多妙手回春的故事,可是如果有器官损伤,这个却是没有办法的。于是,不论是中国的神话还是外国的科幻,主人公可以修复自身损伤的超能力也许就是人们对这种需求的一种渴望。
近代以来,医学的发展使得器官移植成为可能。这是一个非常大的进步。可是这样的方法还是有很大的局限性。抛开免疫反应不说,单单是寻找合适的捐献者就是一大难题。茫茫人海,加上时间和地域的限制,很多患者总会因为这样或那样的原因而无法得到需要的帮助。
当然,还有另一种方式,那就是用我们制造工具的技巧去制造人们需要的假肢。于是科学家和工程师们开始探索人造器官的可能性。这是一件挺了不起的事情。而我们早期的科学家们也是创造了不可思议的奇迹。从古埃及发现的人造脚趾,到古罗马的罗马卡普假腿,以及我国在新疆发现的多年前的人腿假肢,科学家们利用科学的手段去帮助患者的探索就从来没有停止过。
早期的人造器官多是机械性的。通常使用了当时可用的材料,例如木头,金属,塑料等。这些设计通常精巧,并且随着机械技术的进展能够满足患者运动的需求。例如下图的假肢就能够在患者行走的时候给予一定的缓冲。再或者大家在奥运会上见到的“刀锋战士”,那运动员精神着实令人佩服。而为他设计了如此独特的假肢的工程师则是默默的用自己的行动帮助运动员们实现自己的梦想。
工程师在调试为患者设计和制造的假肢随着今年电子行业的发展,这些机械性的器官也逐渐的包含更多的芯片微型马达等精巧设计。而这些工具也使得科学家们得以设计更加复杂的用于身体内部的器官,比如心脏支架等。可以机械性的器官总是有着一些不可克服的缺陷-总还是不是自己长出来的,所以难免让患者觉得器官要更加僵硬(金属和塑料毕竟和我们的皮肉差别太远)。而且这些机械的手臂很难给患者实际的走在路上或者抚摸草地时候的感觉。
于是,科学家们继续探索。这个方向简直就是神话一般,让我们的器官重新“长”回来。如果我们能像蜥蜴一样,长出自己的器官岂不是很好?
近年来组织工程就在不断的进行这样的探索。不同于传统的机械性人造器官,组织工程的目标是让患者能够用上自体人造器官,就是用患者自身的细胞来培育人体器官。
这一切得益于一种叫做3D打印的技术。这种技术基于精密的数学模型,使得科学家们可以控制各种流体材料,然后把这些材料用“打印”的办法做成想要的器官的形状。而同时,科学家们可以将从患者身上取来的细胞植入到这些材料中。于是细胞在打印出来的结构的指引下逐渐长成我们需要的人造器官。
3D打印人造心脏
心脏是人体的重要器官,一旦出问题全身都会受影响。以往这是只能依靠移植来解决的大问题。早期的人造器官是用塑料和金属做的,往往需要用电池来提供电力。一旦电池电力耗尽,就必须进行手术更换电池。这无疑增加患者的痛苦。
而近年来的科技进展使得人造心脏成为可能。而休斯敦得克萨斯心脏研究所从事再生医学研究工作的DorisTaylor正在着手从细胞开始进行重建心脏器官,希望它们有朝一日能够解决世界各地的移植心脏短缺。
人造皮肤
上世纪80年代,有科学家先后研制出多种人工真皮,如来源于异体或异种(猪)皮的无细胞真皮基质、以胶原为主要原料经冷冻干燥后形成的海绵状胶原膜。而90年代以来,利用伤者的细胞培养新的皮肤已经逐渐成为可能。这些皮肤可以用于大面积深度烧伤创面的修复,节省了伤者自体皮源,提高了就治率。
人造血管
这项技术是由杜克大学(Duke)医院的团队首先创建的。他们将一段人造仿生血管通过手术植入到一位肾病患者的体内。他们先将捐献者的人体细胞在特定的设备中培养成人造血管形状,然后去除掉血管可能会引起免疫反应的特性,从而达到植入人体的要求。研究人员还计划将这种人造仿生血管应用到心脏搭桥手术上,这将极大的帮助每年数十万需要进行心脏搭桥手术的患者。
人造鼻子
据国外媒体报道,伦敦大学学院的科学家在一名因皮肤癌失去鼻子的男性患者手臂上培育出一个人造鼻子。如果一切顺利进行,这个人造鼻子将从手臂上取下,而后移植到患者面部。科学家希望他们的人造鼻子能够让患者重获嗅觉。
这些仅仅是现在生命科学进展的一个简单缩影。很多神奇的项目在如火如荼的进行着,例如人造大脑,人造耳朵,人造眼睛,人造肝脏等等。我们衷心的祝愿科学家们能够早日研究出更多的人造器官并且能够把他们用到医治患者中。
亲爱的朋友们,如果你还在求学的道路上,你是否愿意打好科学基础将来也为人造器官这样的奇迹尽一份力呢