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1、分类号:BJ624中国知识产权报/2001年/02月/09日/第004版/科技博览发展中的人造器官周洁白木多年来困扰器官移植的主要因素是器官的来源困难,免疫问题也还没有得到完全解决,影响及时抢救病人。随着现代科学技术的发展和防病治病的需要,在生物医学工程专业里逐渐形成了一门新的学科。它主要研究模拟人体器官的结构和功能,用人工材料制成能部分或全部替代人体自然器官功能的装置。当人体器官病伤而用常规方法不能医治时,可用人造器官来取代或部分取代病损的自然器官,补偿或修复其功能。人造器官不受来源的限制,无组织配型问题,随时可备利用。现在可以说,人体除大脑没有
2、人造大脑替代外,几乎人体每个器官都在进行人工模拟研制中,其中已有不少人工制造的器官成功地用于临床。挽救了病人的生命。人造肌肉日本国立循环疾病研究中心生物工程部和京都府立医科大学合作,成功地将肌肉细胞和蛋白质合成为人造肌肉。研究人员将老鼠骨骼细胞和一种胶原蛋白质培养液混和,并将它们凝固成棒状和环状,在凝固时稍加压力以提高细胞密度,使之接近生物肌肉的构造。然后将得到的琼脂状人造肌肉放在特殊培养液中培养,使人造肌肉内部的骨骼细胞增殖。这种人造肌肉由纤维和管状肌细胞组成,而且排列方向一致,几乎和生物体内骨骼肌的构造相同。过去,肌肉因受伤而大部分缺损时,几乎无法
3、再生。另外没有再生能力的心肌因疾病丧失功能时,目前还无法修复。因此,人们希望对这种类型的肌肉缺损和功能失调者,能用人造肌肉来进行替换。人造血浆俄罗斯科学院发明的人造血浆最近获准应用于临床外科手术,这种称为蓝血的人造血浆是由过氧化氟组成的。氧化氟是一种惰性物质,不与人体内的任何物质发生反应,同时,它的气溶性很强,比真正的人体血液溶解和携带气体的能力更强。但这种血浆价格较高,每升达500美元,目前只应用于军队和紧急情况下的急救。人造血管英国血管技术公司最近研制成一种直径只有6mm的人造血管,植入体内后可长期使用,并不易形成血栓。该血管的管壁是用聚合物纤维
4、编织成的毛衣状结构,具有很好的弹性,管壁上涂有另一种聚合物,可防止血栓形成。此外,苏格兰一家公司已开发出一种涂覆了氟聚合物薄层的聚酯针织物,由此制成新型人造血管,可以避免血液形成栓塞且更为柔韧,目前欧盟已批准使用。人造心脏人类死因以心脏病居首。在人体心脏因病损而部分或完全丧失功能不能维持全身正常循环时,可移植一种用人工材料制造的机械装置以暂时或永久地部分或完全代替心脏功能推动血液循环,这种装置即人造心脏。自1957年开始研究以来,已取得重大进步,心室辅助装置早已成为临床救治重症心脏病的有力手段,全人造心脏也已在临床试用。迄今为止,几乎所有的人造心脏都是
5、压缩式的。而维也纳医科大学已研制出一种旋转式的稳流人造心脏。该人造心脏血流状态相当平稳,工作的可靠性更高,体积更小,临床上已用之代替心室功能不全的心脏缺损患者。另外,英国牛津约翰!瑞德利夫医院研究出一种新型人造心脏。它由钛材料制成,体积小于拇指。这种人造心脏实际上是微型泵,它并不代替整个心脏。人造心脏工作时,人体心脏可以得到适当的休息。新型人造心脏的电能来自体外的供电系统。人造心脏瓣膜人造心脏瓣膜是人造器官中能完全替代自然瓣膜功能、而且临床应用较为广泛的一种人造器件,分机械瓣和生物瓣两大类。最新型的生物心脏瓣膜,应用猪组织瓣研制的生物主动瓣,可限止塑性
6、伸展,以扩大瓣膜口,增加血流。瓣膜采用-氨基油酸处理,可减轻瓣叶钙化。人工肾具有净化血液作用的人工肾,是最早使用的人造器官,也是人造器官中临床最常用、疗效肯定并能部分替代肾功能的治疗装置。近年来在提高血液净化材料的生物相容性,减少对人体免疫系统的影响,以提高对高分子量溶质的清除、减低治疗费用等为主要议题开展了大量的研究工作。现在的研究方向是计算机化,使人工肾能够在透析中持续监护血压,调节血泵的旋转速度,实现无症状透析装置的研究。为了普及家庭透析,透析中心应依靠计算机联网系统进行全面管理和制定透析处方。还有就是携带型连续滤过装置,当然植入式人工肾更是努
7、力的方向。人工肺人工肺是应用较早的人造器官之一,是体外循环重要组成部分。近年来,人工肺已发展成能单独使用的人造器官,救治呼吸衰竭获得成功。血气直接接触型人工肺由于对血液破坏较大,如转流6小时血小板数几乎降低至零,所以临床很少使用,鼓泡式人工肺预计今后应用也会逐渐减少。70年代后,膜式人工肺逐渐兴起,目前在临床上应用的以空心纤维型膜式人工肺较多。美国伊利诺斯州西北大学的生物医学工程师们和外科医生正在研制一种可植入体内的人工肺,这种新装置装在一个与人肺体积大小相同的容器内。目前,该种人工肺已成功地植入猪的体内,使之呼吸了24小时,但还没有克服诸如形成血栓和
8、人体免疫系统排异反应的问题。相信不久的将来上述问题可望解决。人造视网膜美国北卡罗莱那州立大学与
