岑夫子

伊麗莎白·羅珀感覺腿上靠近膝蓋的地方有點疼，像是被什么蟲子叮咬了。涂了抗生素的軟膏也不頂用，在兩周內(nèi)，傷口變成了3個。醫(yī)生懷疑傷口可能感染了一種叫“金黃色葡萄球菌”的耐藥細(xì)菌，于是開出最強的口服抗生素，并警告說，倘若這也不頂用，那就沒治了。

不過，羅珀不是一般的患者，她是美國北卡羅來納州立大學(xué)的一位材料科學(xué)家，正在參與開發(fā)一種能快速治療傷口的“超級膏藥”。這種超級膏藥不含抗生素，愈后也不留疤痕。

這種超級膏藥的核心是一種可降解的材料，它在降解之后，除了你自己新長出來的細(xì)胞，什么都不會留下。更重要的是，同樣的辦法未來還可用來治療從肌肉損傷到粉碎性骨折等很多疾病。它代表著21世紀(jì)醫(yī)學(xué)的發(fā)展方向。

神通廣大的“骨架”

那么，這種超級玩意兒是什么呢？在身體上，這種東西叫做細(xì)胞外基質(zhì)。當(dāng)你把血管、器官，甚至是一塊皮膚上的細(xì)胞小心翼翼剔除之后，就留下了一副“骨架”。這副“骨架”就是細(xì)胞外基質(zhì)。如果拿樓房作比喻，把水泥、磚塊一一清除之后，留下的鋼筋“骨架”就是這座樓房的“細(xì)胞外基質(zhì)”。這副“骨架”使不同的組織、器官擁有和保持不同的形狀。比如說，心臟之所以能保持心形，是因為有一個心形的“骨架”在支撐著，沒有它，心臟是無法保持固定形狀的。

這個“骨架”本身是由一些不易變質(zhì)的蛋白質(zhì)組成的。所以，哪怕一個捐獻(xiàn)來的人體器官因缺氧過久導(dǎo)致細(xì)胞壞死而報廢了，但只要剔除掉上面的死細(xì)胞，其“骨架”依然可以利用。

更重要的是，器官“骨架”上面含有一類特殊的蛋白質(zhì)，當(dāng)干細(xì)胞在器官“骨架”上“安家”的時候，它們起到“引導(dǎo)員”的作用：它誘導(dǎo)干細(xì)胞到合適的位置上去，并誘導(dǎo)它們轉(zhuǎn)化成骨骼、肌肉或者脂肪細(xì)胞。至于誘導(dǎo)成什么類型的細(xì)胞，全看干細(xì)胞所處位置的細(xì)胞外基質(zhì)給予它們的壓力。在壓力大的地方，細(xì)胞外基質(zhì)會將任何進來的干細(xì)胞塑造成肌肉或者骨骼細(xì)胞，而在壓力小的地方，則塑造成脂肪細(xì)胞。在我們的身體上，這種壓力是我們?nèi)粘＜∪馍炜s時產(chǎn)生的，而在實驗室，靠的是外界的操縱。

這一切完成之后，細(xì)胞外基質(zhì)還提供給它們營養(yǎng)，讓它們發(fā)育，直到血管形成。待到血管形成之后，當(dāng)然一切都好辦了，往后，整個器官發(fā)育所需的氧氣和營養(yǎng)，就可通過血液源源不斷地運送來。但在血管形成之前，這一切是靠細(xì)胞外基質(zhì)提供的。

長期以來，科學(xué)家試圖利用細(xì)胞外基質(zhì)來培養(yǎng)再生器官。例如，在動物試驗中，研究人員拿一只動物的腎，用試劑把上面的細(xì)胞“洗”盡；然后他們以剩下的“骨架”作模板，在上面培養(yǎng)干細(xì)胞；干細(xì)胞將沿著“骨架”分裂生長，直至給“骨架”重新覆上血肉。2013年，科學(xué)家用這種辦法培育出了世界上首個人造腎。目前，這只人造腎在小鼠體內(nèi)工作良好。其他人還在用類似的辦法培育人造肝臟、心臟等器官。

讓肌肉再生

但有時候，科學(xué)家或許并不想讓整個器官再生，只想修復(fù)某個損壞的組織器官，在這種情況下，細(xì)胞外基質(zhì)也一樣能派上用場。

我們知道，當(dāng)肌肉損傷之后，在一定程度上是能夠自己再生的，但如果某個肌群損傷太嚴(yán)重，那就不容易恢復(fù)。這時，唯一的選擇就是從身體別的部位移植肌肉，但這樣做的效果不太好。

但如果在傷口處填上細(xì)胞外基質(zhì)，然后把傷者自己的細(xì)胞吸引來，培育新肌肉，會如何呢？根據(jù)這一設(shè)想，一位美國醫(yī)生招募了6名肌肉嚴(yán)重?fù)p傷的志愿者來進行了實驗。其中一位志愿者原是美國海軍士兵，在阿富汗戰(zhàn)爭中被炸彈炸壞了腿上的四頭肌，要是沒人扶，原先都沒法從椅子上站起來。醫(yī)生通過手術(shù)，清除了他傷口處的疤痕組織之后，簡單地把一塊取自豬膀胱的細(xì)胞外基質(zhì)植入傷洞，然后包扎起來；在護理期間，只是設(shè)法把傷口擠得緊一些。令人震驚的是，6個月后，傷口愈合了，肌肉重新長了出來，原先填進去的豬的細(xì)胞外基質(zhì)也消失了，取而代之的是志愿者自身的細(xì)胞外基質(zhì)。如今，這位志愿者能夠徒步郊游、騎自行車，甚至還能踢足球。

制造人造血管

人造基質(zhì)還能當(dāng)做“模具”被用來建造身體的“部件”，制造出來的“部件”比天然的還更為堅實、耐用。一個將從中受益無窮的群體就是數(shù)百萬每年靠著腎透析活命的人們。

透析對身體的摧殘是粗暴的：你的手臂“吊”在透析的器械上，一周需要透析3次，手臂上的大靜脈被刺破，血液必須以很快的速度通過透析器械，在幾小時內(nèi)就做完正常腎臟需要幾天才能完成的事情。透析時間久了，對靜脈的傷害很大，血管壁韌性變差。于是，醫(yī)生就不得不換條靜脈透析。如果所有靜脈都試過了，那就需要從身體別的部位移植血管，但在移植血管沒愈合之前，一個塑料導(dǎo)管不得不先嵌入，而塑料導(dǎo)管很容易導(dǎo)致感染。這個過程是很痛苦的。

所以，科學(xué)家著手制造比天然血管基質(zhì)還要堅韌的人造物。為了做到這一點，他們首先用一種能快速降解的高分子聚合物按真實血管的尺寸制造出血管的“骨架”，唯一的不同是，“骨架”的管壁要比真實血管壁厚。然后，他們讓這個“骨架”披上人的平滑肌細(xì)胞。幾天之內(nèi)，人造基質(zhì)被降解了，代之以患者自身的細(xì)胞外基質(zhì)。這樣制造出來的血管管壁比真實血管壁更厚，韌性更好。

人造基質(zhì)在未來還有著更廣泛的用途?？茖W(xué)家甚至開始研究用它來修復(fù)大腦損傷的可能性。科學(xué)家提取這種成分后，注射到中風(fēng)小鼠的體內(nèi)。結(jié)果讓人吃驚，在兩周的時間里，它們就恢復(fù)正常了。

（摘自《大科技·科學(xué)之謎》）