“制造”器官能否成为现实

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2019年04月22日

  ■记者夏斌日前,军事医学科学院团队历经10年勤奋,成立了“人工血液”制备工艺,并通过干细胞手艺成功制备出“人工红细胞”。经权势巨子机构检测,这个“人工红细胞”与一般红细胞在血红卵白含量、携氧能力和渗入脆性等目标上根基分歧,是体外制备最接近临床使用的生物科技功效。目前,包罗“人工血液”在内的人造器官手艺被不少国度列为临床医疗和国防平安的严重攻关课题。那么,“人工血液”到底有何用途?还有哪些人类器官或组织能够被“制造”出来?“人工血液”可否大展身手无偿献血的人不敷,冷库储血垂危,怎样办?疆场上伤员失血过多,无

  【摘要】 日前,军事医学科学院团队历经10年勤奋,成立了“人工血液”制备工艺,并通过干细胞手艺成功制备出“人工红细胞”。最为常见的人造器官是“人工心脏”,即用生物机械手段部门或完全替代心脏的泵血机能,维持全身的血液轮回。

  ■记者夏斌日前,军事医学科学院团队历经10年勤奋,成立了“人工血液”制备工艺,并通过干细胞手艺成功制备出“人工红细胞”。经权势巨子机构检测,这个“人工红细胞”与一般红细胞在血红卵白含量、携氧能力和渗入脆性等目标上根基分歧,是体外制备最接近临床使用的生物科技功效。目前,包罗“人工血液”在内的人造器官手艺被不少国度列为临床医疗和国防平安的严重攻关课题。那么,“人工血液”到底有何用途?还有哪些人类器官或组织能够被“制造”出来?“人工血液”可否大展身手无偿献血的人不敷,冷库储血垂危,怎样办?疆场上伤员失血过多,无法快速及时输血,怎样办?血源的缺乏、血液运输和保留的坚苦,迫使科学家们去寻求无效的血液代用品,人造血液手艺应运而生。所谓“人工血液”,最早能够追溯到上世纪30年代。其时限于各种前提,只能从人血中提取红细胞,进行脱氧、冷冻和干燥,制成血红素粉保留起来;临用前,再用心理盐水配成血红素液,作为血液代用品。严酷来说,它不克不及称之为人造血,而只是人血的提取物。跟着医学手艺的成长,越来越多的尝试证明,干细胞具有自我更新和多向分化的潜能,能够作为血液细胞制备的无效来历。出格是干细胞可以或许在体外间接“出产”红细胞,且由此获得的细胞具有一般红细胞一样的心理功能,因此逐步成为人造血液手艺的次要成长标的目的。与一般的人类血液比拟,人造血液有很多奇异的功能。起首,溶氧量比人血高2倍,这对求助紧急病人的供氧出格有益;其次,没有血型之分,无论任何人均可输注,平安便利;再次,化学性质不变,无需低温储藏,且保留时间可长达数年;最初,无菌无毒,不会给受血者带来传染性疾病。不外,据现有手艺而言,“人工血液”要真正阐扬替代感化,还面对不少挑战:一方面,同时输送多种气体,如氧气、二氧化碳等,意味着需要更多的卵白品种支撑,从而带来更大的排异风险。另一方面,制造运输过程中,温度的细微变化等可能改变特定卵白的心理活性,从而发生无法预测的变化。更为严峻的问题是,血液在人体轮回系统中来去流动,在血浆的维持和运载下,血细胞各司其职,完成极其复杂却又高度有序的免疫、运输、代谢等过程。而现有的“人工血液”还不具备白细胞、血小板、抗体、酶等人体活性物质,这将导致它不具备抗菌、凝血、免疫等多重功能。此外,在社会意理和伦理层面,“人工血液”还可能形成深远的冲击。终究,当我们身上流的血液都是人工制造的,还会不会对生命、对天然充满感谢感动和尊重呢?三维打印器官可否普及不只血液,人的牙齿、耳朵、肝脏、骨骼甚至皮肤、血管,也曾经或无望被“制造”出来。这多亏了三维生物打印手艺的成长。所谓三维生物打印手艺,是操纵电脑辅助累积制造法,实现医学、工程学、电子学、生物学的整合,进而“打印”出跟人的器官或组织一样的替代品,用于组织修复和。与通俗的三维打印手艺分歧,三维生物打印的制造过程必需合适生物学的尺度,要能包管细胞活性、组织功能,还要合适医学尺度,如无菌等。这些要求看似简单,其实需要大量的尝试来获得针对每种器官响应的生物材料、细胞和发展因子的最佳组合。最为常见的人造器官是“人工心脏”,即用生物机械手段部门或完全替代心脏的泵血机能,维持全身的血液轮回。据报道,印度哈拉格普尔理工学院的研究小组历经3年,制造出一种新型“人工心脏”。这种人造心脏和保守人造心脏系统有很大分歧,是按照甲由的心脏起搏和运转机制研发的。甲由的心脏由13个小室构成,而人类的心脏只要4个小室。即便有一个小室遏制工作,甲由的心脏仍然会继续一般跳动。这种新型人造心脏曾经在青蛙身上试验成功。三维打印牙齿手艺,是目前研究和成长较为成熟的一个范畴,次要成分是保守打印材料和人牙髓细胞共混物。保守的打印材料包罗石膏和金属钛;而人牙髓细胞夹杂物附着,则进一步供给了适合发展分化的优良微情况。此外,还有科学家测验考试引进激光扫描手艺。因为这一手艺间接将扫描后的信号输入到三维打印机,削减了信号转化过程中消息的丢失,从而最大程度提高了牙齿模子的切确度。可以或许实现个性化定制的“人工耳朵”,也是一个成功案例。据报道,美国康奈尔大学研究人员起首操纵快速扭转的三维相机拍摄数名儿童的耳朵消息,然后将其输入计较机,三维打印机据此打印出耳朵模子。之后,研究人员在模子中注入特殊的胶原卵白凝胶,这种凝胶含有能生成软骨的盟主细胞。数周内,软骨逐步增加并代替凝胶。3个月后,模型内呈现一个具有柔韧性的人造外耳,其功能和外表均与一般人耳类似。人造器官可否加强人类能力不外,虽然人造器官手艺取得了必然的进展,但目前很多三维打印器官仅逗留在根本研究层面。此中最环节的问题是,大部门人体组织和器官都是有血管系统的,而当前三维生物打印手艺还不克不及制造出与人体血管系统功能相当的替代品,更不消说将血管系统融入三维打印的器官或组织。同时,选择什么样的细胞也至关主要。人体的分歧器官或组织都由特有的细胞组合而成,肝脏次要有肝细胞,心脏次要有心肌细胞,皮肤次要有各类上皮细胞。但并不是所有的细胞都能够在体外分手进行培育,并且不是所有细胞履历三维生物打印的情况之后还可以或许连结生物活性。所以,若何优化细胞分手、培育、增殖手艺,是包管人造器官无效运转的另一大体素。此外,跟着各类人造器官的呈现,一些人越来越担忧新手艺的负面影响。美国皮尤研究核心就3项新兴手艺查询拜访了4726名美国成年人的见地。这3项手艺别离是在子宫内编纂基因以降低严峻疾病的患病率、为健康个别植入大脑芯片以添加心智技术以及用人造血液提高人类的速度、力量和活力。查询拜访显示,68%的受访者担忧基因编纂,69%的人担忧大脑芯片,63%的人对合成血液的利用感应搅扰。只要约1/3的被访者暗示,情愿利用大脑芯片和人造血液;而对于基因编纂,情愿给本人孩子利用和不肯给本人孩子利用的人几乎各占一半。这一成果表白,美国人更现实的设法是利用这些手艺改正现有的问题或对付一种残疾,而非实现更高程度的功能。可见,生物医学手艺虽然正在快速成长,但如何利用这些手艺以及若何操纵新兴手艺加强人类能力,是一个值得会商和深思的社会话题。(部门材料引自《科技日报》《中国科学报》)

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