培育替代零件

生物工程師現在可以從零開始培育血管和其他組織

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為了模擬軟組織的機械特性,匹茲堡大學的生物工程師William R. WagnerMichael S. Sacks將一種廉價的聚合物——聚酯氨基甲酸酯脲製造成可生物降解的支架。這種圓柱形支架的強度類似於肺動脈瓣,因為它對壓力的響應因壓力施加的方向而異。一塊注入了平滑肌細胞()的生物材料可以作為血管組織發揮作用,促進大鼠從心臟驟停中恢復的心臟癒合,並減少疤痕組織的形成。

加州生物工程公司Cytograft已經進入臨床試驗階段,並獲得了一項專利,該專利是一種利用人體自身細胞培育血管的方法。在阿根廷進行的一項可行性試驗中,Cytograft 將其工程血管植入了兩名透析患者體內。至少九個月內,兩位患者都沒有遇到植入物問題。

組織工程進展的一個障礙是,諸如肌肉等厚組織一旦植入患者體內,就無法從人體自身的網路中獲得足夠的新血管滲透,以維持組織存活。為了解決這個問題,由海法以色列理工學院的Shulamit Levenberg領導的一個多機構團隊創造了能夠生成自身血管的小塊肌肉。


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研究人員在塑膠可生物降解支架上組合了三種類型的細胞:成肌細胞(變成肌肉纖維)、內皮細胞(形成血管管)和成纖維細胞(是穩定細胞壁的平滑肌細胞的前體)。內皮細胞變成血管,募整合纖維細胞並導致它們分化成平滑肌細胞。一旦植入大鼠體內,只有不到一半的血管充滿了血液。但是,當植入三種細胞型別時,存活的細胞數量是僅由成肌細胞和成纖維細胞組成的植入物(沒有產生血管的內皮細胞)的兩倍。該技術最終可能有助於解決為工程細胞提供氧氣和營養物質並允許它們排出廢物的持久挑戰。

Gary Stix,《大眾科學》雜誌思維和大腦主題高階編輯,負責編輯和報道推動腦科學走向生物科學前沿的新興進展。Stix 編輯或撰寫過封面故事、專題文章和關於各種主題的新聞,範圍從一個人沉浸在思考中時大腦中發生的事情,到減輕抑鬱症等情緒障礙的腦植入技術的影響。在接管神經科學領域之前,Stix 作為《大眾科學》的特別專案編輯,負責雜誌的年度單主題特刊,構思和製作了關於阿爾伯特·愛因斯坦、查爾斯·達爾文、氣候變化和奈米技術的特刊。他監督的一個關於時間的所有表現形式的特刊獲得了國家雜誌獎。Stix 與他的妻子 Miriam Lacob 合著了一本名為《誰在乎千兆位元組?技術困惑者的生存指南》的技術入門書。

更多作者:Gary Stix
大眾科學 Magazine Vol 295 Issue 6本文最初以“培育替代零件”為標題發表於《大眾科學》雜誌第 295 卷第 6 期(),第 56 頁
doi:10.1038/scientificamerican1206-56
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