秋菊

在上世紀(jì)70年代的美國超級英雄電視劇《無敵金剛》中，李·梅杰斯主演的史蒂夫·奧斯丁可以利用仿生技術(shù)重建自己的身體，使自己“更好、更強、更快”。如今，在現(xiàn)實中，隨著人造器官技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的患者獲得了新的希望。究竟有多少器官可以人造？多少肢體可以像零件一樣更換呢？

人造皮膚——外觀如餃子皮，使用像創(chuàng)可貼

經(jīng)過長期研究和反復(fù)實驗，由我國自行研制的人造皮膚已于近期臨床應(yīng)用。

據(jù)專家介紹，這種人造皮膚直徑約6厘米，厚度為2毫米，外形看起來就像張餃子皮。其來源于被割掉的、沒有受過污染、最為純凈的新生兒包皮。這種將包皮的細(xì)胞消化、分離、培養(yǎng)后提取真皮組織和表皮組織，而后再將表皮細(xì)胞、真皮纖維細(xì)胞復(fù)合于牛膠原蛋白支架上重新長成的“人造皮膚”，不僅具有真皮層和表皮層，在色澤、質(zhì)感、生物相溶性上也都實現(xiàn)了以假亂真。

該人造皮膚可用于燒傷、燙傷、潰瘍在內(nèi)的皮膚創(chuàng)傷類以及皮膚缺損患者。其使用方法很簡單，就像用創(chuàng)可貼一樣，在無菌條件下打開內(nèi)包裝，小心清洗皮片，去除殘余液體，然后分清正反面揭除尼龍膜，貼在創(chuàng)面，之后用紗布包住即可。專家說，目前臨床使用過的患者，沒有出現(xiàn)排異反應(yīng)，一般在貼人造皮膚期間，患者也沒有任何感覺，不痛不癢，以后就和自體皮膚一樣。

人造心臟——降低血栓形成自動調(diào)節(jié)心率

以往人們心臟出現(xiàn)重大問題只能等待心臟移植，但由于可供移植的心臟器官與等待移植手術(shù)的病患數(shù)量存在很大差距，使得很多人在等待心臟移植的過程中死去。因此用人造心臟來替代病變或損壞的心臟一直是醫(yī)學(xué)界的夢想。如今，人造心臟的臨床應(yīng)用已成為可能。

其實人造心臟早已有之。1969年，丹頓·庫利伊博士首次對47歲患者哈斯克爾·卡爾普進(jìn)行人造心臟移植，但該心臟僅維持了3天跳動;1982年，美國醫(yī)生巴爾尼·克拉克在猶他州鹽湖城接受了人造心臟移植手術(shù)，并存活了112天，但這112天的生命質(zhì)量并不高，他被固定在一張?zhí)刂频牟〈采喜荒軇訌?，身上插滿了各種各樣的管線，還得忍受與人造心臟協(xié)同工作的空氣壓縮機產(chǎn)生的巨大噪聲;2001年，一名生命垂危的心臟病患者在美國肯塔基州被植入了一顆與體外徹底隔絕、能夠自主運行的人造心臟。該人造心臟由醫(yī)用塑料和金屬鈦制造，內(nèi)部裝有一個用微型電動馬達(dá)驅(qū)動的血泵，動力由一個同時植入患者體內(nèi)的電池提供，電池可以保證人造心臟正常工作數(shù)年，一旦電池電力即將耗盡，只需進(jìn)行手術(shù)，對電池進(jìn)行充電即可繼續(xù)使用。

近期，號稱世界上最接近人類心臟的人工心臟——由法國嘉瑪醫(yī)療設(shè)備制造公司制造的人工心臟，已獲得比利時、波蘭、沙特阿拉伯與斯洛維尼亞4個國家的批準(zhǔn)，即將首次植入于人體進(jìn)行試驗。

這種人造心臟經(jīng)歷15年的研發(fā)，其與人類心臟大小相當(dāng)，重約1公斤，表面由人造制品和動物組織制成，由兩個小型電動馬達(dá)驅(qū)動。在植入病人胸腔后，通過感應(yīng)器上收集到的信息來模仿真實器官的各種反應(yīng)，并通過皮膚上或插在病人耳朵后面的電磁感應(yīng)器，驅(qū)動控制器控制人造心臟，唯一的體外部分是一個有5小時燃料使用期限的電池。

值得一提的是，該人造心臟的設(shè)計者通過對“生物假體性”豬軟骨進(jìn)行特殊消毒以及精確復(fù)制出與人類心臟同樣的血流降低了血栓形成的風(fēng)險——這是制造人造心臟道路上一塊主要的攔路石。

得益于應(yīng)用于導(dǎo)彈技術(shù)中的電子傳感器技術(shù)，這種心臟能針對患者處在靜止坐著、爬樓梯或是輕快邁步等不同狀態(tài)及時反應(yīng)，自動調(diào)節(jié)血壓、血流速度以及心率。此外還能對人造心臟的運作情況進(jìn)行及時監(jiān)控和診斷，節(jié)省病人頻繁跑醫(yī)院做常規(guī)檢查的時間。

人造腎——自體細(xì)胞制造減少排異反應(yīng)

對于很多慢性腎衰患者來說，透析是維持他們生命的救命稻草，但同時透析也限制著他們生活中諸多方面的自由。不過美國研究人員正在研發(fā)的一款人工腎臟，有望幫助慢性腎病患者擺脫束縛。

研究人員利用清洗液，把老鼠腎臟上的活細(xì)胞剝離下來，只剩下一個由膠原結(jié)締組織組成的蜂巢狀“支架”，然后把剛剛出生的老鼠的腎細(xì)胞植入到這個支架里，并用人類的內(nèi)皮細(xì)胞取代血管內(nèi)壁。接著把這些器官放入一個生物反應(yīng)器，并在氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的滋養(yǎng)下，培養(yǎng)12天。在這段時間里，“幼苗”細(xì)胞會不斷生長和分裂。試驗顯示，這種人造腎臟能夠過濾血液，產(chǎn)生尿液，產(chǎn)尿效能達(dá)到天然腎的23%。把它們移植到老鼠體內(nèi)后，它們能繼續(xù)產(chǎn)生尿液，產(chǎn)尿效能下降至5%，但沒有出血或者是血塊形成的跡象。

這項研究的負(fù)責(zé)人哈羅德·奧托博士說：“如果這項技術(shù)能夠用來進(jìn)行人類級別的移植，目前正在等待腎源，或者不是移植候選者的腎衰竭患者，從理論上來說就能移植用他們自己的細(xì)胞培養(yǎng)出的新器官。”他表示，這種“改造腎”與患者匹配，患者接受移植后不需要終身服用抗排異藥物。這將大幅增加可移植器官的數(shù)量。

不過，這款用于實驗的設(shè)備距離醫(yī)學(xué)實踐還有很長的路要走，現(xiàn)在科學(xué)家正在剝掉豬腎和人類腎臟上的細(xì)胞，開始著手這項技術(shù)更大規(guī)模的應(yīng)用。

人造耳——模擬大腦信號噪音“捕捉”談話

仿生耳的出現(xiàn)已有40多年了。耳蝸植入裝置將聲音轉(zhuǎn)化成電脈沖信號傳入大腦，讓使用者能夠聽到。不幸的是，這種裝置無法調(diào)整到具體的聲音，因此在喧鬧的環(huán)境中患者聽人講話會很費勁，并且很難享受到音樂的樂趣。鑒于此，澳大利亞的科學(xué)家正在研發(fā)新型可移植仿生耳，通過模擬大腦使用電信號“捕捉”他人談話，能夠讓耳聾患者重新恢復(fù)聽力，讓他們清楚地聽到人們的說話，并且享受音樂。

澳大利亞拉籌伯大學(xué)的副教授托尼·鮑里尼領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊在英國雜志《神經(jīng)工程》上發(fā)表論文稱，當(dāng)人們傾聽他人說話時，沿著神經(jīng)從耳朵到大腦的電脈沖的頻率和響應(yīng)時間非常重要，大腦使用神經(jīng)細(xì)胞中的電脈沖的頻率和放電時間來對被聽到的聲音進(jìn)行編碼，以便將說話者的聲音從背景噪聲中區(qū)別開來。

鮑里尼表示，通過將與神經(jīng)細(xì)胞放電的確切時間相關(guān)的信息考慮在內(nèi)，大腦能夠更好地理解聲音。接受這些信息的人接受聲音的能力大大加強，接受的音量范圍也更大，而這兩方面對于患者理解他人說話都非常重要。因此，復(fù)制這些信息，將有望提高病人理解他人說話的能力。

研究人員據(jù)此在研究新的仿生耳，希望這種仿生耳能夠讓耳聾病人恢復(fù)聽力，讓他們在嘈雜的環(huán)境中能夠聽到他人說話。

人造眼睛——植入芯片產(chǎn)生電脈沖

黃斑變性和視網(wǎng)膜色素變性是兩種最常見的致盲眼病，僅在英國就有病例約100萬。德國醫(yī)生利用高科技手段讓3名失明患者重見光明，患者眼球被植入了一種類似數(shù)碼相機中使用的帶有多個電子傳感器的芯片，當(dāng)光線照射到傳感器時，傳感器產(chǎn)生的電脈沖就會進(jìn)入眼球后部的視覺神經(jīng)和大腦中。據(jù)報道，這些患者視力恢復(fù)程度足以區(qū)分水果和刀叉餐具等物體，甚至可以閱讀出自己的名字。

46歲的芬蘭財務(wù)顧問米卡·泰爾霍就是首批在臨床實驗中，接受移植手術(shù)的患者之一。移植手術(shù)給他的生活帶來了翻天覆地的變化，他已經(jīng)走出了完全失明的黑暗世界，能識別出物體的模糊黑白輪廓，并能讀出時間。

“剛植入芯片后，我看到一些模糊的東西，我的視力仿佛是長期沒有活動的肌肉一般，需要訓(xùn)練才得以恢復(fù)。我慢慢習(xí)慣辨認(rèn)物體，后來看到人影，并可以識別出個頭高矮。雖然暫時看不清人臉，但這樣已經(jīng)使我更能自理，過上正常人的生活了?！碧柣粽f。

新研究負(fù)責(zé)人、德國圖賓根大學(xué)教授埃伯哈特·茨倫納已經(jīng)通過更換電源的方法改善患者觀看物體的細(xì)節(jié)情況。目前芯片充電仍需通過一根穿過皮膚的電磁導(dǎo)線輸入外部電源。茨倫納希望植入芯片能具有智能化圖像處理能力，以提高圖像對比度和粒度。

目前一項更大規(guī)模的臨床實驗正在策劃之中。雖然大部分研究的目標(biāo)都是幫助失明患者，但并不意味著這種技術(shù)是座“獨木橋”，一些科學(xué)家也希望借此改善健康人群的視力，甚至用帶有顯微電路的人工透鏡生產(chǎn)可佩戴顯示裝置，向佩戴者衍射地圖、電腦顯示等內(nèi)容。

人造手臂——通過電極捕捉信號后模擬相應(yīng)的動作

13歲的倫敦男孩帕特里克·凱恩安裝了一只由英國科技公司“觸摸仿生公司”生產(chǎn)的假體上肢，i-Limb脈沖手。對于在9個月大時就因腦膜炎而失去左手的帕特里克來說，這種革命性的脈沖手意味著他甚至可以用新手指夾起葡萄。他說：“這只手與眾不同，它可以幫助佩帶者做一些很精細(xì)的事情?，F(xiàn)在我可以用雙手打開瓶蓋、握住叉子，甚至還可以系鞋帶?！?/p>

帕特里克的假體上肢的工作原理是：通過兩個電極與上臂皮膚相連，當(dāng)他繃緊一塊肌肉，電極下的神經(jīng)所產(chǎn)生的微小電脈沖就會使手部握緊;繃緊另一塊肌肉時，則使手掌打開。

研究人員目前正在研究使患者擁有更大控制權(quán)的假肢。只要能深入了解人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制四肢運動的原理，研究人員就可以設(shè)法讓機械手臂像真人手臂那樣控制自如。當(dāng)人們想移動手臂時，其大腦會產(chǎn)生微弱的信號，通過電極捕捉到這些信號后，機械手臂就可以模擬相應(yīng)的動作。