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美丽前程还是噩梦的开始？: 热度 2 pacemaker 2011-10-26 23:56; 好多文章在憧憬干细胞美好未来的时候总会说到一点——再造器官。有了干细胞，以后我们再也不用为各种器官移植的器官来源而发愁了，iPS细胞（induced Pluripotent Stem Cells，诱导多能干细胞）和ES细胞（Embryonic Stem Cell，胚胎干细胞）都可以发育成一个完整的老鼠，用它造一个器官当然也是可以期待的。但是说起来容易做起来难，在体外养养细胞当然简单的，长出一些简单的组织也是可以实现的，但是如果想在培养皿中种出一个活蹦乱跳的心脏，我们一时还真有些无从下手。一部很火的电影启示我们，可以把动物的器官移植给人呀！但是大家都知道，那不过是臆想罢了。即使同是人类，把一个人的器官移植到另一个人身上都会遭受免疫排斥，跟别提不同物种之间的移植了。这时候一个看上去很美的方案出来了：我们可以把控制猪的生成某种器官——比方说胰脏——的关键基因敲除，猪自己就不能生成胰脏了，这时候我们向这种猪囊胚中注入人的ES细胞，如果这只猪长出胰脏，那这胰脏就是人的细胞构成的。于是大功告成！养猪有了新用途！且慢，真的这么简单吗？首先，每个器官都是由很多种不同类型的细胞构成的，即使我们敲除了其中某种主要细胞，这个器官中的其他细胞仍然会含有猪的细胞。且不说给患者移植一个含有猪细胞的器官会让人感到非常不爽，这样的器官移植到人体内肯定会遭受非常严重的免疫排斥，导致移植难以成功。再者，即使我们让猪长出了一个完全由人的细胞构成的器官，由于这个器官是在猪而不是人的体内长出来的，这种器官表面的抗原仍然可能会被受体的免疫系统识别，遭到免疫系统的攻击。还有，人的细胞可能会整合到猪的各种组织器官中。如果人的细胞整合到猪的神经系统中，我们就会看到一个拥有人脑的猪，你说他是人还是猪。或者邪恶一点，如果人的细胞在猪体内变成了生殖细胞，比方说在一只猪体内形成了精子，又在另外一只猪体内形成了卵子，然后……，然后出来了一个意外，你说这个意外咋办？咋办？图片来源于网络：http://www.dylele.com/juzhao334.html; 4660 次阅读|4 个评论

一周资讯看点17：女人们，谨记主动防艾！: songshuhui 2010-8-9 21:20; 资讯小分队发表于 2010-08-04 16:52 坚果好吃壳难剥，松鼠们和你一起敲。让我们把知识变得丰满起来！女人们，谨记主动防艾！首次证明阴道凝胶能防止艾滋病传播这条资讯的最初版本中有这样一句话：实际上这是人类首次找到可以预防艾滋病的方法以前疫苗什么的也没有特别见效的，这是第一次。后来被松鼠色人要求删掉了。实际上行之有效的预防方法怎么会没有呢，避孕套、男性包皮环切都是被证明了有效地方法啊，见多识广的色人怎么会容忍资讯组犯这种低级错误呢？因为这个研究非常有意义，她想强调的重点是指在女性艾滋病预防上，且看详细分解：只要能预防艾滋病，谁主动谁被动有那么大差别吗？当然有！对于这些高危女性，能够行之有效地预防方式非常少。而这实际上是非洲艾滋病在女性中尤为猖獗的原因之一。在异性性交时，如果一方带有艾滋病病毒，女性从男性携带者那里感染病毒的可能性比男性从女性携带者那里感染要高，这是由男女生理特征决定的。而现在已知的有效预防手段，很多并不适用于女性，譬如避孕套，首先说女性不是总能说服性伙伴使用避孕套，再说如果女性想要小孩，又不知道丈夫是否携带病毒，避孕套很可能并非她们愿意考虑的东西。又譬如男性包皮环切，也可以有效降低艾滋的感染，但是仅限于男性。这些自愿者为啥愿意冒被感染的风险呢？这些女性本身就是艾滋病高危群体，并不是研究者们放任他们不管，而且研究本身也采取了随机双盲试验设计医生和患者都不知道自己是接受的药物治疗还是安慰剂），是现在医学中研发新药时的金标准(golden standard)，只有经过这样的步骤，研究者们才能确定一种药物是否确实有效。这样的试验不可或缺。在西方关于临床试验的伦理讨论非常多，而且所有试验在进行之前都要接受严格的伦理检验，按照规定，只有那些被认为不违背人性伦理原则的才能实施当然这不是说所有的试验都符合标准，实际上也经常有争论传出，但就这个阴道凝胶来说，应该是没有读者所担心的这种问题的。这个神奇的阴道凝胶究竟是啥？怎么用呢？先说什么是凝胶。没有地方仔细介绍这种阴道凝胶的模样，但根据paper里面的描述，应该是像啫喱一样的东西，通过一个插入式注射管，打入阴道里面去。凝胶里面含有1%的替诺福韦，而替诺福韦是早已经证明的可以抑制艾滋病病毒复制的药物，现在作为口服剂，广泛应用在治疗艾滋病中。也就是说这种预防方式里面的有效成分没有什么新颖的，新颖的是旧药新用，以前口服，现在外用，以前用于治疗，现在用于预防。以下还有来自松鼠小庄的几点补充：事实上，几年前上过一个相关报道的培训课程，当时就已经闻听过多种用于女性的预防手段，比如一种可以自行涂抹的杀菌剂，以及size有点超出大家常识的女用condom，等等，所以这个报道源用第一次的说法是言过其实了。女性主动预防的重要性，色人已经阐述得非常清楚，事实上还可指出的一点是非洲女性的弱势地位决定了她们根本没法保护自己，比如在一个村子里经常出现外出打工的男性将从性工作者那里得来的病毒传给无辜的妻子这种案例，而在中国也不乏类似的情况！艾滋病疫苗或防护手段的trials和一般我们想象中的新药试验之类是很不同的，它一般会选在一个高感染地区进行，通过能否降低试验组的感染率（与控制组对照）来检验手段的有效性。但试验过程中，工作人员仍然会对每个被试传授有关知识及嘱咐他们注意自身卫生安全，所有人一视同仁，也体现了双盲试验的特点。打印人体，越来越近咩有两个研究团队研制出了在大鼠体内能正常工作的人工肺。不知人体这台机器是那个厂家设计生产的，手艺倒是挺高，就是售后服务实在太糟糕。售后三包全要靠自理。经过千百年来用无数条性命的反复实践，人类基本掌握了一套修理的办法，但是包换方面，更换的零件还一直比较山寨，至于包退嘛，那基本是在yy呢。不过，近年来科技发展实在太快，你完全可以像松鼠猛犸那样乐观一点儿，相信 3D打印技术也许可以在未来二十年内达到可以打印完整可用器官的程度，因为未来的事情谁也说不准。再往前推几十年，谁能想得到美国一个公司用用水凝胶、干细胞和3D打印机制造出了血管；瑞士一家研究所在小鼠身上长出了人的拇指骨；还有个哥们在自己肚子上植入了一个下颌骨支架，八个月之后长出了一个尺寸精确的下颌骨呢？跟着松鼠瘦驼回顾人体零件更换史，从过去不中看更不中用的木头、皮革、钢铁到现在几乎可以以假乱真的克隆器官，人类越来越会驾驭自身这台机器。说不定哪天我们真的会说：你好，请帮我定制一颗心脏。星形胶质细胞：二等公民成功翻身被失眠摧残的朋友看到睡眠还要经过星形胶质细胞也许更茫然了，因为这条资讯的意义本来就不是为了治疗失眠，松鼠安婆婆说这项研究再次确立了星形胶质细胞在细胞界中的地位。神经系统是个大王国，由数以亿计的神经细胞组成，这些细胞可以划分为两类：神经元和神经胶质。在早期研究中，由于实验条件的限制，神经胶质又比较低调，人们只能观察到神经元在神经活动中扮演着更加重要的角色，因此神经元一直备受重视，而神经胶质则被认为除了进行提供营养这种缺乏技术含量的活以外，再无其他特殊技能。因此神经胶质一直被当作二等公民对待。但近几年来随着分子生物学的发展，一些胶质细胞中的细胞信号转导通路被发现，它们对神经活动的调节作用得到了肯定。从此星形胶质细胞这些二等公民终于翻身了。人们的视野正在拓宽，慢慢地发现大脑要健康和谐地运作，这些不同种类的细胞都在自己的岗位上发挥着特殊的作用，一个也不能少，都必须给予高度重视。断奶就不便秘啦牛奶可能同儿童便秘存在关联，这也许是世界上看起来最不像偏方的偏方了，因为它一点也不神奇，甚至不保证药效，而是用了可能和关联这样模棱两可、不够自信的词汇。松鼠云无心之所以说它像偏方，就是因为这其实只是一项非常初步的研究，远远不能说是一个科学结论。项研究的意义不是说牛奶有造成便秘的风险，所以不要喝牛奶，而是说如果你的孩子慢性便秘，没准和喝牛奶有关，不妨停止喝奶看看有没有用。毕竟这样做简单方便，而且比松鼠李清晨推荐的八毛五的开塞露更经济实惠。网络时代的敌友观朋友变网友，网友变朋友。煲电话粥的少了，都改成敲字了。一项新研究通过分析虚拟宇宙游戏中的30万名玩家的互动，首次为一个存在了80年的老心理学理论：结构平衡理论提供了大尺度上被论证的证据。松鼠蓝枫几句话就道破了其中的玄机，人与人的交往说白了就是一个趋利避害的过程，这些利害可以是金钱上的、身体上的、思想上的、情感上的等等。而网络就像是一个过滤器，过滤了社会背景、外表、声音只剩下思想感情上的交流。这样便可以让关系双方更直接的获取所需心理利益。从而使得双方情感关系的力度加大。也因此，当其中一方宣称有敌或者有友时，由于情感迁系导致的双方同位性（你和对方是一体的感觉），自然也会很直接的做出第三方是自己的敌人还是朋友的判断。来源：原创 0.618 编辑图片来自 corbis 想分享科技新鲜事，跟大伙儿谈论热点话题背后的科学？却懒得写长文章，或不知怎么参与？现在可以编译短文或写原创小文章，投稿给资讯频道，与大家共享信息。详情; 个人分类: 资讯|1540 次阅读|0 个评论

科学家大胆预言：20年后人类可能长生不老: hanhuijian 2009-9-24 16:08; 　转帖 http://www.nsfc.gov.cn/Portal0/InfoModule_385/28503.htm 日前一位美国科学家大胆预言，随着纳米技术的发展和对人类身体机能的更深入了解，仅20年后人类便可实现长生不老的梦想。　　金刚不坏之身不是空想　　现年61岁的美国科学家雷库日韦尔之前曾成功预测过一些新技术的诞生。他表示，人类对基因和电脑技术的了解可谓日新月异，借助这些高尖端科技成果，未来人类修成金刚不坏之身绝对不会是空想。　　库日韦尔称，理论上说按照人类不断加快的认知速度，20年后便可利用基因技术更换人们身上大部分的重要器官。他进一步指出，虽然他的理论看起来似乎有些遥不可及，但现在人造胰腺和神经植入都已成为现实。　　未来人类强健如终结者　　库日韦尔把他的理论称为加速返回定律。他在英国《太阳报》上撰文道：现在其他很多科学家和我都相信，大概过20年后，我们就能拥有新的技术手段去改编人类古老的身体软件，这样我们就能暂停并逆转衰老。纳米技术能让我们永生。　　最终，纳米机器人就可以替代血细胞，并以高于血细胞几千倍的效率工作，库日韦尔说。他预计，在25年内，人们就可以连续15分钟不换气全速奔跑，或者无氧潜水4小时。　　他还透露，那些还没换上仿生心脏的心脏病患者，可以很悠闲地开车去医生那里做个小手术，因为患者体内的纳米机器人可以维持他们的生命；基因技术会大大提高人类的智能，以致我们能在几分钟内就写好一本书。　　库日韦尔还表示：如果我们想进入虚拟现实模式，纳米机器人就会关闭我们的脑部信号，然后带我们去任何我们想去的地方因此我们可以期待半机械人世界的出现，人们将拥有人造肢体和器官。　　如果库日韦尔的预言能够成真，那么未来的人类就如影片《终结者》中的无敌机器人一般勇猛强健，拥有再生超常能力。英国媒体称，虽然很多人都认为库日韦尔的预言极其疯狂，而他本人也是一个得了妄想症的疯子，但他其实是麻省理工学院的高材生，甚至还发明了第一部盲人阅读机；在他不做预言家的日子里，库日韦尔其实就是一名严谨的科学家。; 个人分类: 思考|1615 次阅读|2 个评论

你好，请帮我订制一颗心脏: eloa 2009-2-11 11:38; 瘦驼发表于 2009-02-05 21:19 桔子在她干细胞的文里提到了用成体干细胞再造气管的病例，恰好在去年年底我给《新探索》写的一篇关于人造器官的东西里也提到了这件事。不论是干细胞疗法还是人造器官，都是人类为了挽救个体生命而向生老病死的自然规律发起的挑战，了解一下人类研制人造器官的历程，对于我们更清醒的认识这种挑战给人类带来的困惑也有帮助。原文刊于《新探索》，有删改。刘翔终于做手术了，飞人的阿克琉斯之踵那条发炎钙化的跟腱，牵动了无数人的心，让国内外顶尖专家大费周章。这仅仅是一条发炎的跟腱而已，对于那些骨断筋折、器官衰竭的病人来说，恢复健康乃至保住性命，更是一个巨大的挑战，无论是对病人自己、他的家人和医生都是如此。每年全球有数以千万计的人不幸成为各种意外事故和重大疾病的受害者，看着那些残缺不全的躯体和荧荧将息的生命，我们是多么希望医生能像汽车修理工一样用闪闪发光的新零件替换那些损坏的旧零件。其实，这个梦想并非今人独有，它自人类拥有了文明之后便存在了，数千年来，人类一直在为了实现这个梦想而努力。人们在出土的古埃及文物中就发现过用木头和皮革制作的义足，至少在外观上达到了相当逼真的程度。在伊朗东南部的巴鲁奇斯坦省（ Sistan va Baluchistan ）人们发掘出一具距今 4800 年的年轻女性遗骸，在骸骨的一个眼眶里，是一个假眼，假眼上镶嵌有金丝，用来模拟真眼上的血管。著名的希罗多德在公元前 484 年写就的《历史》当中记载过一个名为海格希斯特拉图斯 Hegesistratus 的波斯战士，砍下了自己的脚，从枷锁中逃脱，越狱成功，后来他戴上了木头做的脚，这只义足虽然比古埃及义足晚许多，但它是西方文明史中见诸文字的最早的修补躯体的尝试。然而，不管是埃及义足还是伊朗假眼，都是中看不中用的摆设，不能使它们的主人健步如飞或者恢复哪怕一丁点儿视力，实际上，连佩戴舒适都谈不上伊朗假眼上留有明显的发炎的痕迹，它美丽的女主人因为它染上了沙眼。不过，这些摆设还是为它们的主人提供了某些社交上的便利，因此我们必须承认它们是人类修补身体的伟大尝试的第一步。用木头、皮革、铜铁造出一个有功能的人体零件，特别是复杂的脏器，显然是几乎不可能实现的。所以随着人们对我们自身了解的逐步深入和外科技术的日益精细，从上个世纪初开始，人们又开始尝试器官移植（广义的器官移植包括角膜等组织移植和细胞移植）。由于我们身体的免疫器官有着强烈的排他性，所以直到环孢菌素、环磷酰胺等抗排异药物的出现，成功的器官移植才得以实现。即使今天，进行器官移植仍然是复杂而困难的，技术难度是一方面，更重要的是可供移植的器官实在太稀少。那些真正需要移植的器官对所有人的重要性都是均等的，除了肾脏等少数器官之外，多数脏器又缺少哪怕理论上的备份。我国目前每年约有 150 万人等待别人的器官救命，但只有不到 1 万人能够如愿以偿，在器官捐献网络发达的美国，能够最终等到供体器官的病人也不足三十分之一。有鉴于此，许多科学家们再次把目光集中在机器上，用机器来取代部分器官的功能，当然，再也不是木头皮革的简单拼凑。如今，你可以在一家普通规模的医院里看到这种尝试的结果：透析机，许多肾病病人每隔两天就要与之亲密接触；人工心肺机，重症监护室和胸科手术室里都离不开它，有了它，医生才可以让我们的心脏暂时停止跳动以完成精细的心脏搭桥手术。不过，也只有你亲眼见过它们才会意识到，人类的智慧离着万能的造物主还有多大的距离，且不说功能上的不完善，与在我们不大的躯体里安家落户的心脏、肺、肾脏相比，那些冷冰冰的机器动辄就有电冰箱那么大。用这些大家伙暂时维持生命还可以，但谁又能忍受把自己永远连接在它们身上，变成它们的一部分而不是相反呢？要能称得上人造器官，除了功能性之外，必须还要小巧、便携，最好能植入体内。当然，还要节省能源隔几分钟就要充电一次可不行，万一罢了工，那可是要命的。感谢造物主，它赋予了人类一颗无与伦比的大脑，使得我们拥有无尽的创造力，在那些庞大的透析机和心肺机的基础上，科学家们继续前进，向着人造器官的梦想靠近，有些成就甚至已经把这个梦的一部分转变成了现实。我的血管是真丝的人造血管是人们的最早尝试。 1887 年有人用象牙管子替代血管， 1900 年出现了金属镁血管，其后有大量的用各种金属和玻璃制造血管的试验，但无一成功，原因并不是这些材料硬梆梆不似血管，而是凝血问题，即便人们在这些管子的内壁上涂上蜡和各种其他材料，都无法阻止血液的凝固。上世纪 50 年代初，人们用化纤材料维纶编织成血管，获得了成功，其后尼龙、奥纶、涤纶甚至蚕丝这些原本用来造丝袜和衬衫的材料都用来制作人造血管。它们成功的原因竟然是不够光滑，这些材料的表面充满了褶皱和空腔，血流中的纤维蛋白原在凝血酶的催化下变成纤维蛋白附着在这些人造血管的表面，继而生长成一层假内膜，阻碍了其他血细胞与人造血管的接触。目前，人造血管的流行面料是聚四氟乙烯或者它的类似物，聚四氟乙烯其实并不是什么稀罕物，水管工用聚四氟乙烯缠绕管道接口以防渗漏，他们管那叫做生料带。另外，厨房里也经常可以看到它，它的商品名叫做特氟龙，各种不粘锅的表面正是这种材料。这种编织血管可以广泛的应用在大血管替代手术中，但是对于那些内径小于 6 毫米的小型血管，它们还难以派上用场。铮铮铁骨骨骼的功能看上去很简单，就是支撑而已，因此人造骨骼也是人们最早取得突破的领域。其实，我们的骨头比它们看上去结实的多，因此，人们为了找到又轻又硬又韧的材料不惜动用军事科技前沿技术。人类使用金属材料已经有上千年的历史，因而有颇多心得，金属可以铸造、锻造、拉伸、研磨、抛光、焊接，因此最早的人造骨骼材料就是金属，那些容易锈蚀的金属当然不能被植入体内，于是不锈钢成为了人们的第一选择。稍后又有钴铬钼合金，这是制造坦克装甲的材料。后来，钛成了人类的宠儿，它比铁坚硬，密度却只有铁的一半，而且极为耐腐蚀，于是人们先把它搬上了飞机导弹，稍后又用来制造人造骨骼，钛或者钛铝钒合金材料至今仍然是人造骨骼的主力。陶瓷，同样是人类最早掌握的材料之一，但只是最近几十年，陶瓷的性能迅速提升，这让它摆脱了只能在餐桌上为人类服务的命运。许多号称金刚不坏的坦克装甲里就有陶瓷的身影，其实陶瓷的结构跟人类骨骼的结构比较类似，而且陶瓷与人体的亲和力很好，因而氧化铝陶瓷之类的材料也成为人们制造骨骼的选择。碳纤维材料也是当今材料科学的明星，一架飞机上碳纤维材料的多少已经成为评价其先进程度的重要指标，即便是一个摄影爱好者，都以拥有一支碳纤维的三脚架为荣。相比金属材料，碳纤维复合材料更轻更坚韧，其强度甚至高于天然骨骼，弹性也与之接近，所以也是人造骨骼的优质材料，当然，价格不菲。相比骨骼，关节要更复杂一些，因为它是骨骼的连接，不但要结实，还要耐磨。植入体内的关节不能像自行车轴承一样上油维护，因此耐磨润滑是人造关节首要考虑的问题。金属材料对金属材料磨损率较高，磨出来的金属碎屑更是严重危害身体健康，因此，目前全金属的人工关节已经不再使用了。相比金属，塑料似乎是一种十分柔软的东西，与骨骼相去甚远，但一种名为超高分子聚乙烯的材料确实制造关节，特别是髋臼的重要材料。相信即便没有医学背景的读者也可以从铺天盖地的小广告中多少了解到股骨头坏死的发病率之高，股骨头就是大腿骨的上端，与我们的髋关节，也就是大跨，相连。因此人工髋关节置换是最常见的关节置换手术。髋关节与股骨头相摩擦的面称为髋臼。超高分子聚乙烯制造的髋臼与金属股骨头、陶瓷股骨头都有很好的相容性，另外陶瓷对陶瓷的组合也不错。有了人造骨骼和人造关节，下一个问题是怎么把它们与原有的骨骼连接起来。最开始人们在人造骨骼和关节与活体骨相接的地方刻上花纹或者钻孔，希望活体骨组织能够附着在上面，然而结果并不理想，早期的文献显示人工关节 5 年松动率甚至可能高达 20% 。于是人们便想出各种固定的办法。现实生活中，人们对付断裂的东西，最好的帮手就是各种胶水，骨科医生也发明了各种粘骨头的胶水，不过一般叫它们骨水泥。最常用的一种骨水泥普通的让人难以置信，相信爱动手的居家男人都用过一种叫做哥俩好的胶，说明书控们可能会记得它的化学名字丙烯酸酯，没错，这就是最常用的骨水泥，丙烯酸酯在医学上的另一个应用是造假牙。骨水泥虽然方便，但不能一劳永逸，毕竟是外物。事情的关键在细节，如果仔细看断骨的截面，你会发现骨头是松散多孔的材料，而不是像铁棍瓷棒一样是个实心疙瘩，如果把人造骨骼也制成这样的多孔结构，新生的骨组织便会长进这些空隙中与人造骨紧密结合。为此，材料学家们费劲脑筋，想出了诸如粉末冶金、等离子喷涂等等办法。我有一颗冷酷的心 2007 年 11 月 25 日，一位英国老人离开了这个世界，享年 68 岁。这个年纪，在现代社会实在算不上高寿。然而，把时钟拨回到 2000 年，那一年，皮特霍顿 Peter Houghton 经历了一次严重的心脏病，医生只许诺给了他 6 个星期的剩余生命。 2000 年 6 月 20 日，老霍顿被推出了英国牛津约翰拉德克利夫医院的手术室，从那开始，他成了一个铁了心，哦，准确的说是钛了心的男人。因为医生给他安装了一个名为扎维科 2000 Jarvik 2000 的钛金属装置，很多报道称之为一颗人工心脏，其实这是不准确的，扎维科 2000 的确切名称是左心室辅助装置，简称 LVAD （ left ventricular assist device ）。我们知道人类的心脏有四个腔，两个心房两个心室，其中两个心室的活儿更重，它们要把血泵出心脏。相比之下，左心室最累，因为它要把从肺部流回来的动脉血泵到全身各处，而右心室只需把血泵到离心脏不远的肺部即可。因而，左心室更容易出故障，而一旦出故障也更致命。 LVAD 就是左心室的替补，右心室的替补相应的被称为 RVAD 。 VAD 最开始用来支持心脏功能以便等待可以供移植的心脏出现，由于效果良好，后来变成了长留体内的装置。第一代 VAD 是气动式的，它通过一个气泵压缩血液进行流动，模仿心跳的方式。听起来怪吓人，看上去更是不得了，植入体内的泵直径有 10-15 厘米，连接管道长达 15-20 厘米，输气管道要穿过腹部的皮肤与体外的电池、控制器相连，因此瘦弱矮小的病人体内根本没有空间安装这套设备，另外， 30 50% 使用者都会受到感染的骚扰。霍顿的扎维科 2000 是第二代 VAD ，它摒弃了对心脏运动模式的简单模仿，通过一个螺旋桨型的叶轮推动血液流动，这极大的减小了体内植入装置的体积，穿出体外的也只是一条供电线路，而非粗大的通气管。有了扎维科 2000 ，老霍顿得以与妻子共享旅行的快乐，甚至参加了一次 150 公里的徒步活动为慈善募捐。唯一的不便是他不敢像普通人那样痛快洗个澡怕漏电。真正的人造心脏，医学上称为完全人工心脏，简称 TAH （ total artificial heart ），它不再是辅助心脏工作，而是完全取而代之。 1969 年 4 月 4 日，美国休斯敦得克萨斯心脏研究所，多明戈利奥塔 Domingo Liotta 和邓顿库里 Denton A. Cooley （前者也是世界上第一个 LVAD 的发明者）给一位垂死的心脏病人换上了一套机械心脏，靠这台气动心脏，病患苏醒过来并感觉良好。 64 小时后，供体心脏终于等来了，两位医生再次进行手术，将机械心脏换下。事后人们发现，这是个很大的错误。病人 32 小时之后死于肺部真菌感染，而感染的原因是为了迎接那颗异体心脏而使用的大量抗排异药物摧毁了他的免疫系统，如果不把那颗冰冷的心脏换下，他可以活的更久一些。把机械心脏用作等待心脏移植备份的手术进行了 84 例，而时间也已经到了 1982 年 12 月 2 日，这一天， TAH 的 85 例手术。病人是出生于 1921 年 1 月 21 日的退休牙医克拉克 Barney Bailey Clark ，植入他体内的是一颗名为扎维科 7 Jarvik7 型的完全人工心脏，这次是永久性尝试。扎维科 7 让老克拉克吃了他的第 62 个生日蛋糕，手术后他又活了 112 天。第二例扎维科 7 手术的第二个受益者是比尔施罗德 Bill Schroeder ，他奇迹般的存活了 620 天。以上这些人造心脏无一例外的都像老霍顿的扎维科 2000 一样需要有通气管或者电源线穿过皮肤。真正意义上的完全体内植入心脏是 AbioCor ，按照某些媒体的说法，它是一个由钛、塑料和导弹科技组合成的装置，重约一公斤。它的革命性突破在于采取了无线供电技术，通过埋植在腹部皮下的一个接收器获得体外电池供给的电能。此外，它还内置了一个可以连续供电半小时的可充电电池，这样一来，病人就可以摘掉体外电池享受洗浴的快乐，不过别洗的忘记了时间，超过半小时就麻烦了。人造心脏的麻烦不仅仅是洗澡这一方面，正如在人造血管那一节提到的，凝血始终是个大问题，特别是心脏，一旦出现凝血将导致中风。为了防止血液凝集，佩戴人造心脏的患者必须使用抗凝血剂，这又造成了出血难止的麻烦。另外，那些有线人造心脏的使用者必须跟各种感染作斗争。不管有线无线，这些心脏异常坚硬的人们还要有坚硬的神经，因为他们时刻面临着机器罢工的阴影，毕竟这些冷冰冰的家伙远没有自己原来那颗柔软温暖的心脏可靠。即便这都不是问题，如果想要长途旅行，搭个飞机，机场的安检门就跟他们过不去，那滴滴滴的报警声总会告诉别人他们与我们不同。小耗子，一只耳可靠性、相容性差、耐久度差是所有这些机械人工器官的通病，如果能有一个肉乎乎的原厂配件，那该有多好。这正是再生医学科学家们努力的目标他们希望用组织工程和细胞工程学再造器官，而不是模拟它们。 1997 年，一张照片震惊了世界，照片里，一只浑身光秃秃的小老鼠背上赫然长着一只人耳朵。人耳鼠和同年公开的多利羊极大的冲击了人们的观念，甚至引起了不小的恐慌。 1999 年 10 月 11 日，一个名为转折点计划（ Turning Point Project ）反遗传学组织在纽约时报刊登了整版广告，趴在整个版面上的就是这只看上去有点儿让人起鸡皮疙瘩的老鼠，照片上印着一句话：这是一张基因工程学改造的背着人耳朵老鼠的真实照片！可惜这个反遗传学组织像雅典奥运会上的神枪手埃蒙斯一样完全瞄错了靶。这只背着人耳朵的老鼠跟基因工程并无关系，它是组织工程学的伟大产物。这个故事开始于 1989 年，查尔斯瓦康提 Charles Vacanti 正在做一项软骨培养实验。软骨是构成我们关节面、耳朵、鼻尖、气管的组成成分，也就是脆骨，烧烤摊上必不可少。在体内，软骨一旦损伤很难再生，特别是那些大关节的软骨，由于软骨磨损出现的关节病十分常见，其中又以膝关节软骨损伤为甚。查尔斯在人体内分离出那些可以分化成软骨的细胞，作为种子，放置在用聚乙醇酸和聚乳酸编织的模板上。种细胞，模板好比就是丝瓜架，没有合适的模板，细胞就不会按照它本来的性状生长。在体内，这模板就是细胞外基质，而在体外培养，科学家们只好自己动手制作。聚乙醇酸和聚乳酸并不是医学界的新鲜玩意儿，它们早就用来制作外科缝线，因为它们会逐渐被身体降解成二氧化碳和水，免去了拆线的烦恼。说句题外话，聚乳酸也是目前可降解塑料袋的重要原料。瓦康提的模板用这两种材料制成，它十分松散，其中 97% 的体积都是空气，所以有足够的空间供细胞生长。某一天，他的一位助手告诉他，最难做的软骨，莫过于人的外耳，这一大片几乎是纯软骨，形状又十分复杂。瓦康提从此下定决心造一个耳朵，如果耳朵都攻克了，其他软骨材料更不在话下。整形医学界对耳朵的需求也十分巨大，因为这个部件太招摇，车祸、打斗最容易受伤的就是它。远的有被泰森要掉一块耳朵的霍利菲尔德，近的有奥运会上的摔跤悍女们。另外，大约千分之一的人还受到一种叫做小耳症的出生缺陷困扰，轻则耳廓不对称，重则完全没有外耳。花费了巨大的精力，瓦康提和他的同事们终于制造出了外耳的模板，这是一个大约三岁孩子的耳廓模型。接下来就要把它种到土壤里，瓦康提和他的同事选择了裸鼠。裸鼠是一种特殊的实验鼠，它生来没有胸腺，这使得它的免疫能力十分低下，至于无毛，那只是一个赠品。几乎没有免疫力的裸鼠对于任何外来的细胞都没有反抗能力，这使得它成为了研究肿瘤和移植的最好样本。这里不得不提一位中国人，曹谊林，他在瓦康提实验室做博士后，是这项研究的主要执行者。曹谊林等人把模板固定在裸鼠背部皮肤之下，上面播撒上牛的成软骨细胞。在裸鼠无私的滋养下，牛软骨细胞逐渐长满了人耳模板，并逐步将其降解，最终成为了一个长在老鼠背上充满牛软骨细胞的人耳朵。这只是一次小试牛刀， 2001 年，已经返回国内的曹谊林教授接诊了一名 7 岁的小男孩，他在一次车祸中失去了 6 厘米 6 厘米大小的颅骨，这相当于他颅骨面积的六分之一。传统的做法是使用别的材料来修补这个破洞，但这个孩子还这么小，他的头骨还会不断的长大。曹教授大胆借鉴了几年前在裸鼠身上长人耳的成功经验，他首先给小患者做了详细的头部扫描，用计算机构建出缺损颅骨的三维模型，然后用可降解材料制造一个相同立体结构的模板。然后从小男孩体内提取出成骨细胞，种植在模板上，并将这个模板用手术方法埋在小男孩体内。待骨细胞已经长满了模板，便将其取出修补在头上的破损处。这样，曹教授等于把因为车祸失去的那块骨头又变了回来。这个成功的病例轰动了世界。这种方法的难点之一就是构建模板过于复杂，于是有的科学家另辟蹊径。 2008 年 11 月份英国著名的医学杂志《柳叶刀》报道了一例人造气管移植的成功病例。多国医疗团队成功的给一名因患肺结核导致左侧气管坏死的 30 岁女病人移植了一个人造气管。与曹谊林教授的人造颅骨一样，在个病例里，医生们也提取了病人的成软骨细胞，但他们没有费力制造模板，而是借了一个现成的用医生从一具捐赠的遗体上切下 7 厘米长的气管，然后用各种酶消化掉了其中的细胞，仅仅留下细胞外基质，这是一个完美的模板，同时由于没有任何细胞，用这个模板生成的新气管也不会出现移植排异反应。而且，好消息是科学家们已经不满足用这种方法制造气管这样简单的零件。美国明尼苏达大学的多丽丝泰勒 DorisTaylor 同样使用全器官脱细胞化（ wholeorgandecellularization ）把大鼠和猪的心脏处理成模板，然后种上大鼠心脏细胞的种子，培养第八天后，这颗全新的心脏开始了搏动。生殖生物学方面，则有刘鸿清 Hung-Ching Liu 教授的出色工作，刘鸿清是康奈尔大学生殖医学中心生殖内分泌实验室的主任，世界领先的生殖内分泌学专家。她和同事一起用胶原蛋白做模板用子宫内膜细胞做种子培育出了微型的人类子宫和全尺寸的小鼠子宫。其中那个小鼠子宫孕育了一个小鼠胚胎从受精卵到几乎足月；而微型人类子宫也成功的让一枚人的受精卵着床生长了 6 天。有些人甚至已经开始担心人造子宫将会给未来社会造成的种种麻烦了。 I,not robot! 虽然这些技术距离临床应用尚有很长的路，但是回想一下自 100 年前的玻璃血管以来人类在人造器官这一领域取得的进步，谁又能保证再过一些年，不会有一个诞生于人造子宫，胸腔里跳动着一颗温暖的人造心脏的新生命的出现呢？不过他 / 她还不可能是一个完全的人造生命，因为那颗使人类成为人类的大脑，我们还了解的太少太少，即便是《机器战警》这样的科幻片也没敢奢望制造一个人脑。大脑将会是最后一个被人造的器官。 - 课外阅读一：请打印一截腿骨是的，你没听错。办公室人见人爱的打印机不只能打套话连篇的报告。当然，如果你想打一截骨头作为午休时间的消遣，建议你把激光打印机换成喷墨的。生物学家们早就发现喷墨打印机喷出的墨滴大小跟细胞相差无几，这让他们非常兴奋，因为这意味着大批量高速度精确操控细胞大小的东西成为一个可能。前面提到了人造骨骼最大的麻烦是如何生成活体骨那样的细微蜂窝结构，有了喷墨打印机，什么粉末冶金，等离子喷涂，统统见鬼去吧。科学家们是这么做的，先铺一层 0.1 毫米厚的磷酸钙（也就是我们骨骼的成分）然后用喷墨打印机喷出一种特殊的液体使之凝固，由于墨滴极其微小，凝固后的形态可以控制的十分精确。然后再铺一层磷酸钙，喷凝固液，如此反复。只消 100 个循环就可以得到 1 厘米高的骨骼样本，不但剖面性状十分准确，连那些细小的孔洞都可以完全模拟。这样的人造骨接在断骨处，并非是本身起到钛或者陶瓷骨的作用，而是搭了一个桥，让成骨细胞和血管可以在其中生长，长成完全的新骨。如果把磷酸钙和凝固液换成细胞外基质分子和各种细胞，科学家们甚至可能直接打印出活生生的器官。日本科学家中村真人已经用这种方法制造出了类似血管的组织，他的梦想是打印出一颗嘭嘭跳动的心脏。课外阅读二：电子眼看过《终结者》的读者一定对施瓦辛格扮演的那个未来机器人红通通的电子眼记忆犹新。从原理上说，眼睛似乎没什么秘密一架照相机而已，然而人造一只堪用的眼却让无数工程学奇才怄火不已。其实人造眼的需求量还是蛮大的，就拿视网膜黄斑变性来说，这种最终导致失明的眼疾影响了近 10% 的 65 岁以上的老年人，更不要提白内障、青光眼了。让我们看看人类目前最先进的人造眼能看到视力表的第几行。美国第二视觉公司 Second Sight 推出的人造眼第二代百眼巨人视网膜替代系统 Argus II Retinal Prosthesis System 刚刚获得 FDA 的临床试验许可。这个系统由以下五部分组成：视频眼镜，整合在镜片中的两台数码相机，获取实时图像，比如眼前一位美女，很酷是吧。视频处理器，把数码相机获得的图像编码成电磁信号，于是美女被变成了一堆 0101010 。发射器，就在眼镜上，把处理器编码的电磁脉冲发射出去，美女化身成的 0101010 飘向空中。接收器，一般放在耳朵上面的头部皮肤里，很小的一个天线，接收电磁信号，并通过一条细线传到眼球的后方。视网膜植入装置，这也是个芯片， 1 毫米见方，上面有 60 个电极，按照处理器发出的指令依次放电，电信号经过视神经传到视觉中枢。美女变成什么样了？算了吧，能看出是个人来就不错了，如果接受过训练，你会看到一堆明暗相间的图案，毕竟分辨率只有 60 个像素。不过这已经不错了，第一代百眼巨人的视网膜植入装置只集成了 16 个电极。这 60 像素的图案已经能帮助使用者看到光明，分辨基本的形状了。如果一切顺利，百眼巨人二代将会在 2010 年前后上市，价格在 3 万美元左右。好消息是第二视觉公司正在研发第三代产品，据说集成有 1000 个电极，具备基本的面部识别能力。还有一个好消息是我国的科学家也在进行这项工作，上海交通大学激光与光子生物医学研究所类似的人造眼也即将进入临床试验。课外阅读三：芯片脑正如文中所言，大脑是人造器官涉足的最后一块禁地，但这并不代表科学家们就没有尝试。给大脑中插入一枚电极，进行深度脑刺激已经是治疗某些严重抑郁、癫痫和帕金森氏综合征引起的肢体震颤的有效手段。反过来，用大脑产生的脑电波控制机械装置，这也不是隔空取物式的骗人把戏。早在 2000 年，美国杜克大学的米格尔尼科莱利斯 Miguel Micolelis 就让一只脑袋里插着电极的猴子用思维控制一条机械臂取香蕉吃了。而德国图宾根大学的神经科学家尼尔斯比尔鲍默 Niels Birbaumer 则用一套人机交互装置让无法行动和说话的瘫痪病人用意识操纵光标来选择合适的字母表达信息。但认知、记忆，这才是大脑的高级功能。科学家们最感兴趣的部位之一是海马，海马区是脑中的记忆储存中心，许多科学家正在努力用芯片来模拟海马的功能，也许有一天，把一套维基百科写入一张小小的芯片，再植入我们的海马，那人人都可以万事不求人。; 个人分类: 医学|1619 次阅读|0 个评论

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标签: 人造器官

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