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十年后的某一天，一位老人被告之他的心脏正在急速衰竭，需要更换左心室。主治医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实验室，即人造器官工厂。研究人员利用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心室。三个月后，代用左心室被冷冻、包装并送往医院。医生将代用品换到老人的心脏内。由于代用品相当于老人自己的器官，手术之后自然不会发生任何排斥反应，老人的生命因此而得到延续。
器官短缺
在日常的医疗实践中，常会遇到因疾病和意外事故引发的组织和器官受损或衰竭，此时就需要进行器官、组织的移植或修复。虽然目前器官移植手术已日臻成熟，但由于天然器官的来源极其有限，因此难以做到及时供应。1999年仅美国就有72，000名患者等待器官移植，其中有6，100人在漫长的等待中撒手人寰。此外，异体器官的排斥反应更使手术的成功率大大降低。人造器官虽已被采用，但由于外形、材料等原因，目前多数还只能供病人在体外使用，而且价格也十分昂贵，非常人所能负担。所以，利用组织工程培育出人体的各种组织和器官，目前已成为许多国家的重点研究课题。
目前，许多商业及学术研究组织正在利用从胚胎或病人身体上取下的细胞组织，辅以特殊的生物材料，培养活体组织或器官。目前商业领域的大多数工作集中于培养组织、瓣膜及器官的其他组成部分。目前市场上已经出现了利用组织工程制成的人体器官：皮肤、骨骸、软骨等。虽然这些离制造完整的器官还有很长一段路，但毕竟证明了人造器官概念的可行性。
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，来获取所需养料并实现器官应有的功能。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Robert Langer和LauraNiklason用少量从家猪体内提取的细胞制成了一条完整的血管，这是此领域内的一项重大突破。Niklason从一头6个月大的家猪身上提取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血管细胞覆盖在用可降解聚合物制成的管状框架之外；之后，Niklason将每条新制的血管放在各自的培养皿中，这些培养皿称作生物反应器。在反应器上安装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，从而将聚合体细微部分包裹起来，这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，血管内壁便生长出内壁细胞——许多器官组织内部细长而扁平的细胞，再继续培养若干天后就可以得到一条完整的血管。
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。新的动脉血管对心脏血管替代手术来说可谓天赐之物。但要建造更为复杂的器官需要最细的血管——毛细血管。这意味着组织工程要达到微米级，这对当今普通的制造技术来说是一大难题。研究人员计划使用芯片制造中使用的光刻技术来建造毛细血管。德雷珀实验室微型制造系统的物理学家JeffBorenstein发现最细的毛细血管直径大约为10微米，而他日常所接触的是大小只有线宽1微米的芯片。他认为凭着现有的技术完全有可能[1] [2] [3] 下一页 |
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