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第78章 人体器官商店

因为生下来心脏就有问题,所以他的童年几乎就是在医院度过的。今年他刚刚年满10岁,可是随着年龄的增长,身体却越来越差,虚弱的心脏再也无法负荷成长所需,一天一天衰竭下去。换一个新的健康心脏,这是他活下去的惟一希望……可是谈何容易,想要找到一个和自己完全符合,又不会产生排斥反应的心脏是非常困难的,但这种情况将在30年后得到解决。

人体器官供应短缺

在医院里,外科医生常常会遇到,因为疾病和意外事故而需要进行器官、组织的移植或修复手术的病人。虽然目前器官移植手术已日渐成熟,但由于患者所需的健康器官来源极其有限,因此很难做到及时性。1999年,仅美国就有72000名患者等待器官移植手术,其中有6100人在漫长的等待中去世。

此外,手术后异体器官的排斥反应,更会使手术的成功率大大降低;人造器官虽然已经被采用,但由于外形、材料等种种原因,导致价格十分昂贵,并非人人都能负担,所以目前多数还只能供病人在体外,或少数有钱人使用。因此,利用组织工程培育出人体各种组织和器官,目前已成为许多国家的重点研究课题。

器官的“连接线”——人造血管

对于制造整体器官来说,组织工程所面临的最大问题是:绝大多数器官需要自己的脉管系统,也就是血管网,来获取所需养料从而进行器官的正常工作。因此,研究人员在制造完整器官之前,必须解决如何制造血管这一难题。两年前,美国麻省理工学院的生物医药专家,用少量从家猪体内提取的细胞,制成了一条完整的“人造血管”。这是一项重大突破。

他们先从一头6个月大的家猪身上提取了少量颈动脉组织切片;然后,将平滑的动脉细胞从切片中分离出来,并用这些细胞覆盖在用可降解聚合物制成的管状框架之外;之后,将每条新制的血管放在各自的培养器皿中,这些培养器皿被称作“生物反应器”。

“他们又在反应器上安装了一个微型泵,并把它与新制成的人造血管相连。微型泵可以像人的心脏一样有规律地跳动;微型泵的脉冲作用可使动脉细胞向管状框架内移动,从而将一些细微部分包裹起来,这样会使人造血管更加结实。在这种脉冲环境中培养几个星期后,血管内壁便会生长出内壁细胞来,再继续培养若干天后就可以得到一条完整的血管了。”

人工合成的血管可以像真的血管一样工作。研究人员将这种人造血管移植到家猪大腿主动脉上,在几周内该血管一直保持开放并且未发生血液凝结。这些新的人造血管对心脏替代手术来说真可谓是雪中送炭啊!

人造毛细血管

但要建造更为复杂的器官,则需要人体内最细的血管——毛细血管,这对于当今的制造技术来说是一大难题。研究人员计划采用芯片制造中的光刻技术,来建造毛细血管。微型制造系统的一位物理学家,发现最细的毛细血管直径大约为10微米,而他日常所接触的芯片大小却只有1微米。

实验小组先在一块手掌大小的硅片上,雕刻出毛细血管状相互交织的网状结构。他们在硅片表面覆盖上预先从老鼠身上提取的内皮细胞,内皮细胞会沿着已经雕刻出的网状结构生长,最终可以形成能传送液体的毛细血管;然后,研究人员用雕刻好的硅片作为模板,浇铸上可降解聚合物;再从模板上取出浇铸好的聚合物,进行分层组装,就可以形成全立体的毛细血管框架。这个过程就好像我们在家里做冰块一样,先把冷水倒进制冰块的小盒子中,放在冰箱里冻上半个小时,就可以变成相同形状的冰块了。一样的,在管状框架上覆盖内皮细胞就可以形成毛细血管,但只浇铸一次是不可能满足制造人造器官的需要。仅仅是制造人造肝脏,所需的毛细血管就要用1/4个足球场大小的模板,而目前的技术根本不可能制造出直径30米的硅片。所以研究人员希望通过将数千层毛细血管网,与肝脏细胞相连实现人造肝脏基本结构。

能打印人造器官的“打印机”

如果想在临床上大规模应用人造器官,还需要制订一个统一的、标准的生产流程。为此,生物工程师们计划采用一种“立体打印技术”。

这种技术是建立在计算机扫描打印理论基础上的。这种“打印机”不仅可以使研究人员精确地控制框架外形,而且还可以使研究人员根据各种细胞的不同属性,选择适当框架化合物。

这种“立体打印机”为组织工程师提供了制造复杂器官的秘密武器。研究人员正在利用这种“立体打印”技术制造肝脏及其他器官。他们希望生物科学技术与立体打印技术相结合,能制造出可移植的肝脏。

如果这种人造器官制造厂获得有关部门的许可,那时在隆隆的机器声中,患者所需的大量器官会走下生产线。我们不知道未来这些工厂究竟是直接生产各种器官,还是生产制造人造器官所需的精密框架,但有一点可以肯定,将来一定会出现一种人造器官商店,等待器官移植的患者,只需按尺寸购买自己所需要的器官,然后进行手术——一切就是那么简单!