科普文章
幹細胞仿生水母—人工心髒的第一步
人造的組織或器官在醫學中的應用,一直是基礎研究領域中的一個跨學科綜合工程,美國加州理工學院和哈佛大學的科學家和工程師聯合攻關,試圖建立人工心髒。
2012年6月,這個聯合團隊用幹細胞分化的心肌細胞成功地創造出一個人工水母,這個人工水母通過心肌的同步收縮和舒張,可以在水中推動其自身前進,像一個真的水母那樣遊泳。跟據水母的古老的名字medusa,科學家們將這個模型命名為"medusoid"。用人造心髒來置換患病的心髒,Mudusoid模型的建立是通向這一宏偉的目標的裏程碑之一。
在研究了幼年水母的運動之後,工程師們與生物學家一起精心設計了人工水母的製造方案和實施步驟。 類似成熟水母的外觀和構造,工程師們用物理材料及矽膠製造一個由一個中心發出的八個葉片的人工水母結構,葉片隻能往一個方向煽動,葉片的一麵可以導電,另一麵的矽膠表麵培養出心肌細胞。將人工水母置於水中,外加電流脈衝,同意控製心肌細胞的協調跳動,即心肌的收縮和舒張。每一次收縮,葉片往後擊水,水母就能被推動向前遊動一次,當心髒細胞放鬆時,葉片回到原始的放鬆狀態,為下一次的收縮和運動做好準備。連續電刺激,導致人工水母的連續自如遊動,與天然水母非常相像,這個人工水母在遊泳時能在水中製造渦旋,像天然水母那樣通過遊動製造渦旋,讓漂浮的食物進入它的嘴裏。
這個人工水母的研製花費了四年時間,製造這個人工水母的真正目的是在工程學和生物學上考證並探索製造人工心髒所涉及各個學科的具體問題,雖然離建造一個有功能的人工心髒這一宏偉目標,在技術,工程和生物學上還有很多難題和障礙等著我們去解決,但實現這個目標的實踐已實實在在地發生,在今天,每一天,並期待新的力量加入。