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《科技潮》

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一种制造血管的好办法

2013-02-27 23:59:08

胡德良

试想像一下:如果你的心脏或肾脏衰竭了,你不必忍受痛苦去等待捐赠者,这种等待也可能是没有意义的,因为你的身体可能会排斥捐赠者的器官;医生却可以轻而易举地从你身上获取细胞,然后利用这些细胞为你培育出一个新器官!这种组织培育工程中的一个主要障碍是,制造微血管网,保持新生天然组织的活性。然而,现在有一项新技术,以制糖工业的原料为基础,向问题的解决靠近了一步。

在过去的几十年里,细胞培养技术获得了巨大的进步。现在可以做到:在实验室里培育皮肤组织,然后将其移植到病人身上;工程膀胱现在也进入了临床试验阶段。然而,皮肤和膀胱都是薄薄的膜状组织,移植到身体上之后可以通过原有的血管供血。培育像心脏和肾脏这样的厚块组织作为替代器官,就需要通过生物工程在组织内制造互相连接的管道网,用作血管。没有这些管道网,内部的细胞将会由于缺氧和缺少营养成分而很快死亡。

一些研究小组企图解决这个问题。一个办法涉及到铸成血管铸型,然后在铸型周围培养组织。这些血管铸型后来一定要被溶解掉,只有这样器官才能正常地发挥功能。然而,在不杀死活组织的情况下去掉铸型不是一件容易的事。例如,如果铸型是由橡胶制作的,那么研究人员就不得不利用一种有毒的溶剂去把它溶解掉。

一项新研究借助于食品工业利用的材料解决了这个难题。不久前,宾夕法尼亚大学的科学家们及其同事在《自然-材料学》杂志在线版上报道:他们以蛋糕和棒棒糖上使用的装饰物质为基础,开发出一种水溶性碳水化合物玻璃。这种材料可以被铸造成各种形状,完全无毒,完成任务后将会自然地溶解于细胞的潮湿环境中,只留下输送血液到细胞的空间。

为了检验这种人造血管的质量,研究人员靠自己的技术,利用取自老鼠肝脏的细胞培养了一块组织。研究小组成员、生物工程师克里斯托弗•陈说:管型架溶解之后,组织中心的细胞仍然活着,而且继续发挥功能,这说明血管正在成功地将血液输送到细胞中去。

康奈尔大学的化学工程师亚伯拉罕•斯特鲁克也在利用各种技术研究工程血管。他说:“在开发能够充分发挥功能的含血管组织所进行的努力中,该研究迈出了有助益的一步。”

然而,斯特鲁克和陈一致认为:甚至在科学家们打算培育可植入的新器官之前,还有许多工作要做。例如:真正的器官不仅仅是一块块内有血管交织的组织,而是由各种组织构成的内部布局合理的众多机器,这些机器合作起来才能完成一项任务。陈说,复制这种复杂机制将是一种严峻的挑战。

    但是,斯特鲁克希望达到更多的短期目标。他说:可能很快就可以从肝脏衰竭的病人身上取下健康的肝细胞,利用肝细胞培养出组织,然后可以将组织储存在实验室里。斯特鲁克称,尽管这样的组织不会适合于移植,但是对于病人来讲,它可以成为一种具有个人针对性的活体透析机,也算是朝着制造替代器官的目标迈进了一步。(本文译自:美国《科学》杂志网站,原著:Tim Wogan

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