毫无疑问,科学注定将改善并丰富人类的生命体验。微机电系统(MEMS)、微流体技术、纳米技术、实验室级芯片(lab-on-a-chip)器件、数字信号处理器(DSP)、可植入基因芯片和机器人等所有这些技术都将被整合在一起以捍卫我们的健康。它促成了一个技术新纪元的到来,其中,电子工程师、化学家和化学工程师、生物学家和生物工程师、医生、伦理学家、物理学家和机械工程师携手并肩,共襄改善生命质量这一壮举。
整合了活体细胞、聚合体和芯片的生物复合器官是其中特别热的一个领域。这些器官的构造体取自无机材料,而活体细胞取自尸体、动物或人体组织,这些活体细胞能最好地完成诸如生化功能及血液过滤等复杂工作。这些装置能减缓疾病症状、延长生命。最终目标是将这些器件植入体内以发挥最大效用。完整的器官移植将是下一步工作。
密苏里大学哥伦比亚分校的研究人员最近示范了一项研究进展?D?D有一天,该技术将使喷墨打印人体器官成为现实。打印器官以器官受赠者的细胞为蓝本以确保与器官捐赠者的生物一致性,通过将打印层和构造层交替层叠的方式构造出打印器官。
肾辅助设备(RAD)就是这样一种生物复合器官,已证明该设备具有改善传统肾透析设备的作用(图1)。研究人员还开发了一种肝生物复合器官(图2)。德雷珀实验室(即脱胎于原MIT仪器实验室的Charles
Stark Draper
Laboratories)的科学家正在进行一种微流体器件的研究,该器件1mm厚、25cm2大小,研究的最终目的是在一个芯片上生成一个完整肝。另外,麻省理工学院(MIT)的研究人员正与J.P.
Sercel
Associates公司一道进行细胞保有绞刑架的研究,该绞刑架由激光加工的聚合体构成(由聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺合成)。这些绞刑架有极细的通道和孔隙,研究人员利用它们也许有一天能在一个芯片上制成一个肝脏。
在匹兹堡大学的McGowan再生医学院,正在开发一个生物合成肺以模拟人体正常肺的呼吸功能。该MEMS装置交织着含有空气或血液的微通道。这些微通道由细隔膜分开,细隔膜模拟正常肺的肺泡壁功能。