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人造器官盘点：人造心脏可自动调节心率
人造皮肤
人造肾 ■将新闻进行到底 文·本报记者 陈萌 综合报道 最近，被挖去眼球导致双目失明的山西6岁男童斌斌继在眼科医院成功接受了义眼球移植手术后，又即将植入义眼片，医生希望在两三个月之后斌斌可以使用“电子导盲仪”。这种仪器可以把影像化为脉冲讯号，通过舌头将讯号传到脑部，使斌斌能“看见”物体的轮廓。 生活中类似 “电子导盲仪”这样的人造器官正在影响和改变着我们的生活：人造心脏可赐予患者第二次生命，人造耳蜗可使失聪者重获听力，人造肢体可使瘫痪者重新站起来……随着人造器官技术的日益发展，越来越多的患者获得了生的希望，开辟了崭新的人生。 —— 人造皮肤 —— 外观如饺子皮 使用像创可贴 皮肤是人体的第一道保护屏障，它好似一件天然的外衣，每天行使着“守门人”的职责，帮人类抵御外界侵袭。但是一旦这件“外衣”发生烧伤、烫伤、溃疡要想恢复可不是像衣服那样随便拿针线缝好就行。 过去，对于烧伤与溃疡患者，治疗上多采用自体皮肤移植，即医生从患者身体其他部位取下一块完好的皮肤，重新植入烧伤部位。这种“拆东墙补西墙”的方法，不仅会造成新的创伤，同时在无“墙”可拆、无自体皮肤可用的情况下，还会引发更多严重的后果。而人造皮肤的成功研制则很好地解决了这一问题。 20世纪80年代，有科学家先后研制出多种人工真皮，如来源于异体或异种（猪）皮的无细胞真皮基质、以胶原为主要原料经冷冻干燥后形成的海绵状胶原膜，此外，还有透明质酸膜、聚乳酸膜等，其基本特点是可诱导自体的组织细胞浸润生长，形成新的、结构规则的真皮样组织，从而重建真皮层。 20世纪90年代以来，医学界已成功将复合皮用于大面积深度烧伤创面的修复，节省了伤者自体皮源，提高了就治率。 我国对人工皮肤的研究虽然比西方发达国家起步晚，但是近年来已受到国家的高度重视，并取得了一定成果。经过长期研究和反复实验，由我国自行研制的人造皮肤已于近期率先在陕西省西安市临床应用。 据专家介绍，这种人造皮肤直径约6厘米，厚度为2毫米，外形看起来就像张饺子皮。其来源于被割掉的、没有受过污染、最为纯净的新生儿包皮。这种将包皮的细胞消化、分离、培养后提取真皮组织和表皮组织，而后再将表皮细胞、真皮纤维细胞复合于牛胶原蛋白支架上重新长成的“人造皮肤”，不仅具有真皮层和表皮层，在色泽、质感、生物相溶性上也都实现了以假乱真。 该人造皮肤可用于烧伤、烫伤、溃疡在内的皮肤创伤类以及皮肤缺损患者。其使用方法很简单，就像用创可贴一样，在无菌条件下打开内包装，小心清洗皮片，去除残余液体，然后分清正反面揭除尼龙膜，贴在创面，之后用纱布包住即可。专家说，目前临床使用过的患者，没有出现排异反应，一般在贴人造皮肤期间，患者也没有任何感觉，不痛不痒，以后就和自体皮肤一样。创伤较轻的患者一般一周时间就能恢复，创伤较重的恢复起来需要一个月左右。 —— 人造心脏 —— 降低血栓形成 自动调节心率 心脏是人体的重要器官，一个人的心脏出现了问题就好像汽车的引擎出现问题一样，其他各个部分的正常运转都会受到影响。以往人们心脏出现重大问题只能等待心脏移植，但由于可供移植的心脏器官与等待移植手术的病患数量存在很大差距，使得很多人在等待心脏移植的过程中死去。因此用人造心脏来替代病变或损坏的心脏一直是医学界的梦想。如今，人造心脏的临床应用已成为可能。 其实人造心脏早已有之。1969年，丹顿·库利伊博士首次对47岁患者哈斯克尔·卡尔普进行人造心脏移植，但该心脏仅维持了3天跳动；1982年，美国医生巴尔尼·克拉克在犹他州盐湖城接受了人造心脏移植手术，并存活了112天，但这112天的生命质量并不高，他被固定在一张特制的病床上不能动弹，身上插满了各种各样的管线，还得忍受与人造心脏协同工作的空气压缩机产生的巨大噪声；2001年，一名生命垂危的心脏病患者在美国肯塔基州被植入了一颗与体外彻底隔绝、能够自主运行的人造心脏。该人造心脏由医用塑料和金属钛制造，内部装有一个用微型电动马达驱动的血泵，动力由一个同时植入患者体内的电池提供，电池可以保证人造心脏正常工作数年，一旦电池电力即将耗尽，只需进行手术，对电池进行充电即可继续使用。 近期，号称世界上最接近人类心脏的人工心脏——由法国嘉玛医疗设备制造公司制造的人工心脏，已获得比利时、波兰、沙特阿拉伯与斯洛维尼亚4个国家的批准，即将首次植入于人体进行试验。 这种人造心脏经历15年的研发，其与人类心脏大小相当，重约1公斤，表面由人造制品和动物组织制成，由两个小型电动马达驱动。在植入病人胸腔后，通过感应器上收集到的信息来模仿真实器官的各种反应，并通过皮肤上或插在病人耳朵后面的电磁感应器，驱动控制器控制人造心脏，唯一的体外部分是一个有5小时燃料使用期限的电池。 值得一提的是，该人造心脏的设计者通过对“生物假体性”猪软骨进行特殊消毒以及精确复制出与人类心脏同样的血流降低了血栓形成的风险——这是制造人造心脏道路上一块主要的拦路石。 得益于应用于导弹技术中的电子传感器技术，这种心脏能针对患者处在静止坐着、爬楼梯或是轻快迈步等不同状态及时反应，自动调节血压、血流速度以及心率，例如在移植者走路时加快心率，休息时放缓心率等。此外还能对人造心脏的运作情况进行及时监控和诊断，节省病人频繁跑医院做常规检查的时间。 —— 人造肾 —— 自体细胞制造 减少排异反应 对于很多慢性肾衰患者来说，透析是维持他们生命的救命稻草，但同时透析也限制着他们生活中诸多方面的自由。除了要花大量时间外，这项治疗还需要患者严格控制饮食和饮水，并且还要控制体重。不过美国研究人员正在研发的一款人工肾脏有望帮助慢性肾病患者摆脱束缚。 研究人员利用清洗液，把老鼠肾脏上的活细胞剥离下来，只剩下一个由胶原结缔组织组成的蜂巢状“支架”。然后把刚刚出生的老鼠的肾细胞植入到这个支架里，并用人类的内皮细胞取代血管内壁。接着把这些器官放入一个生物反应器，并在氧气和营养物质的滋养下，培养12天。在这段时间里，“幼苗”细胞会不断生长和分裂。试验显示，这种人造肾脏能够过滤血液，产生尿液，产尿效能达到天然肾的23%。把它们移植到老鼠体内后，它们能继续产生尿液，产尿效能下降至5%，但没有出血或者是血块形成的迹象。 这项研究的负责人哈罗德·奥托博士说：“如果这项技术能够用来进行人类级别的移植，目前正在等待肾源，或者不是移植候选者的肾衰竭患者，从理论上来说就能移植用他们自己的细胞培养出来的新器官。”他表示，这种“改造肾”与患者匹配，患者接受移植后不需要终身服用抗排异药物。这将大幅增加可移植器官的数量，因为大部分可移植器官因与患者不匹配而无法移植，却可以在接受“改造”后移植。 不过，这款用于实验的设备距离医学实践还有很长的路要走，现在科学家正在剥掉猪肾和人类肾脏上的细胞，开始着手这项技术更大规模的应用。 —— 人造耳 —— 模拟大脑信号 噪音中“捉”谈话 仿生耳的出现已有40多年了。耳蜗植入装置将声音转化成电脉冲信号传入大脑，让使用者能够听到。不幸的是，这种装置无法调整到具体的声音，因此在喧闹的环境中患者听人讲话会很费劲，并且很难享受到音乐的乐趣。有鉴于此，澳大利亚拉筹伯大学的科学家正在研发新型可移植仿生耳，通过模拟大脑使用电信号捕捉他人谈话，能够让耳聋患者重新恢复听力，让他们清楚地听到人们的说话，并且享受音乐。 澳大利亚拉筹伯大学的副教授托尼·鲍里尼领导的研究团队在英国皇家物理学会的杂志《神经工程》上发表论文称，当人们倾听他人说话时，沿着神经从耳朵到大脑的电脉冲的频率和响应时间非常重要，大脑使用神经细胞中的电脉冲的频率和放电时间来对被听到的声音进行编码，以便将说话者的声音从背景噪声中区别开来。 鲍里尼表示，通过将与神经细胞放电的确切时间相关的信息考虑在内，大脑能够更好地理解声音。接受这些信息的人接受声音的能力大大加强，接受的音量范围也更大，而这两方面对于患者理解他人说话都非常重要。因此，复制这些信息，将有望提高病人理解他人说话的能力。 研究人员据此在研究新的仿生耳，希望这种仿生耳能够让耳聋病人恢复听力，让他们在嘈杂的环境中能够听到他人说话。
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