再生医学让你的骨骼可以重新生长
2017-11-04 00:54:51
作者:曹铖森
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不过我们是幸福的!在今天科技发展的水平当中,骨骼的再生或修复已经不断地被医学领域的科学家们攻破。人体的骨骼再生,在未来也不会是无法实现的事情。而这一切,我们还得从医生的其他领域一步一步向大家逐渐介绍。
劲爆体育足球知识:足球运动是不可能离开我们拥有健康健全的身体机能的情况下而展开的。随着运动的发展与深入,足球运动的参与者必定可以收获快乐、愉悦与运动体验。但是,我们作为人类,在足球运动的这项集体活动当中,我们也同样不可避免的会遇到打击与挫折。其中,伤害是最为严重的直接的影响因素。而在伤害的当中,造成骨骼的受伤并且严重导致身体机能的缺失,这是任何足球运动参与者都为之沮丧的一个痛苦遭遇。
不过我们是幸福的!在今天科技发展的水平当中,骨骼的再生或修复已经不断地被医学领域的科学家们攻破。人体的骨骼再生,在未来也不会是无法实现的事情。而这一切,我们还得从医生的其他领域一步一步向大家逐渐介绍。以下是一个有关于骨骼在医学上通过先进的治疗方法而产现再生过程。
Harold Ridley眼科医生进行首例关于人工晶体的手术。如果我们思考整个历史进程中人类如何巧妙运用不同材料的,我们会发现,极具创意通常是一些医生。一个我很欣赏的例子是关于哈罗德•里德利爵士的。他是一位著名的眼科医生,至少是成为了著名的眼科医生。在二战期间,他注意到执行完任务回来的飞行员的眼睛里,有一些细小的碎片藏在里面,但比较有趣的是,这些碎片材料并没有引发任何炎症。经过调查他发现,这是一些塑料碎片,是喷火式战斗机座舱罩的一部分。由此他提出把这种材料当作人工晶体的新材料。它叫做PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯),如今它每年都造福数百万人民,帮助预防白内障。
△人工晶体的新材料PMMA
△组织工程示意图
我们都知道干细胞,是一类具有多向分化潜能和自我复制能力的原始的未分化细胞,是形成哺乳类动物的各组织器官的原始细胞。如果我们想想那些在全世界不同的实验室里,人们正试图再生的各种不同类型的组织,基本就包括了差不多你能想到的所有组织。事实上,那些组织的结构都挺不同的,要怎样去再造组织,绝大部分要取决于,你的病人是否有一些潜在疾病,以及一些其他的条件。你还需要非常认真地考虑使用什么材料,考虑它们的生化特征,它们的结构,和其他的一些特性。
我们身体里的组织都具有非常不同的再生能力。
我们来看看可怜的普罗米修斯(希腊神话中人名,为人类盗火种甘受罚),他做了一个比较不幸的职业抉择,然后就被希腊的神给惩罚了。他被绑到一块石头上,然后每天都会有一只老鹰飞过来啄食他的肝。当然,他的肝每天都会再生,所以他就这样日复一日,年复一年,永远不停地接受神的惩罚。肝会这样完美地再生,但如果我们想一下别的组织,比如像软骨,哪怕是最简单的小切口,软骨都很难再生出来。所以,再生能力是因组织而异的。
△从臀部提取骨骼,进行骨移植。
所以我们想的是,骨头修复肯定有大量的需求,但这种髂骨方法有太多的局限性,那么我们是否能在体内重新制造出所需的骨头,然后将之进行移植,而又不像髂骨方法那样产生痛苦的后果?
合适生物材料介入,构建局部生物反应器
我们回到组织工程学,采用不同的思维方式,并将之简化,我们去掉了很多步骤,我们删除了从病人身上提取细胞这一步骤,我们删除了使用华丽的化学反应的必要性,我们还去掉了在实验室里搭建这些支架的必要性。
我们真正关注的是我们的材料系统。我们用巧妙的方法,大规模进行骨骼生成。我们是利用身体,把它当作催化剂来使用,以此产生新骨骼。这就是我们所称的体内生物反应器,我们可以用这种方法大量制造骨骼。
△体内生物反应器,用于骨骼再生。
△骨膜示意图
△局部生物反应器,为骨再生创造条件
△骨骼恢复情况
当我们在做这个项目的时候,媒体给予我们很多的关注,因为这是一种十分理想的产生新骨骼的方法。同时,也有很多人和我们联系,对使用这种方法十分感兴趣。我在这里跟你们说吧有时这些和我们联系的人很奇怪,有点出乎意料,最有趣的,我这么说吧,和我联系的人,是一个来自美国的橄榄球队,他们希望他们的脑袋里头盖骨能长到双倍的厚度。
所以是会有这样的人和你联系的。当然作为一个英国人,又自小在法国长大,我是比较坦率的,我不得不委婉地解释说,像他们这种情况,那里本身大概也没多少可保护的。
这就是我们的方法,材料很简单,但是经过精心思考的。而且我们也知道体内的这些细胞,在胚胎时期能形成另一种不同的组织,就是软骨,所以我们又制造了一种性质和原先不大一样的胶体,化学效应也稍有不同,把它们注入,我们就能得到百分之百的软骨。
我觉得这个方法对于预先计划好的手术来说效果是很不错的,但你必须得预先计划好。所以对其他类型的手术来说,采用支架方法是非常有必要的。
再生医学,需要多学科领域专家共同支持
当你在思考设计那些支架的时候,你需要一个多学科的团队。我们的团队里有化学家,还有细胞生物学家、外科医生、甚至还有物理学家,这些人都走到了一起,共同设计那些材料。
△再生医学领域需要多学科、跨部门合作。
△骨骼的解剖图
这为我们开拓了一个新的领域,就是试图开发出具有这种杂合性结构的材料。我在这里给大家看两个例子,就是我们制造的有这种结构的物质,而且是可以量身定做的。这边你可以看到软软的这一种,而这边是一种杂合性材料做成的,它的坚韧性非常显著,而且它一点也不脆。无机材料通常都比较脆,你就没有办法得到这种强度和韧性的。
另外,就是我们做的很多支架都是多孔的,这是必须的,因为你得让血管在里面发育生长。但是这些孔很多时候却比细胞要大得多,所以即使它是3D的,对于细胞来说可能会是一个弯曲的表面,而这是有点违背自然规律的。所以我们能做的就是做一些稍微不同维度的支架,这样就能3D地包围细胞,让他们能拥有多一点信息。在这两个领域里,都有很多工作在进行着。
最后,我还想说说在心血管疾病方面运用这种技术。因为这是临床上一个比较大的问题。而我们所知的一件事就是,如果你不幸心脏病突发,那么心脏周围组织会开始死亡,时间拖得越久,后果可能越严重。如果我们能够,让死亡的组织不再继续死下去,或使它再生,那将很了不起。
现在在全世界范围内有很多这样的干细胞实验,他们使用很多不同种类的细胞,但似乎得到的都是同一个结果,就是这些细胞,一旦你将之移植通常都会死掉。你可以把他们移植到心脏或血液中,但不管哪一种方式,我们似乎都没法使足够数量的细胞到我们想要的地方去,然后进行细胞再生,那样我们才能得到较好的临床效果。
所以我们在思考的一些问题,而且很多同行的人也在思考的一些问题,就是为此制造材料。但这里有不同之处,我们仍需化学和机械学,我们还需要有趣的拓扑学,我们也需要有新意的方式来环绕细胞。但是这些细胞可能也很像一种具有传导性的材料,因为细胞自身会很好地反馈,而且在彼此之间传导信息。你在这能看到细胞在这些材料上同步地跳动着,这是非常非常振奋人心的进展。
我想说,能够在这样的领域工作,对于我们所有在这个领域工作的人而言,这不仅是超级让人兴奋的科学,还有潜力对病人产生影响,不论这影响是大是小,对我们都是一种荣幸。为此我也要对你们说声感谢。
讲解者Molly Stevens博士是帝国理工学院生物材料科学方面的教授,旨在通过合成具有生物活性材料,用于再生医学和生物传感领域。
足球就是人生快乐的一个部分
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