第五百二十七章 組織工程學，論人造膀胱的可行性

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丁冕揮了揮手，說道：“其實難度並不是這樣分的，實體器官與管狀結構看起來很接近，中間只隔著一級，但兩者之間的難度，遠比人們想象的要大，可能是從0到1的差距。”

薛珅饒有興趣地問道：“那它們之間的關鍵性難點到底在哪裡呢？”

丁冕臉色變得嚴肅起來，沉吟著說道：“這就牽扯到組織工程學的知識了。”

“可能大部分人聽到這個名字，會以為是一個管理學或者工程學上的名詞，但它確確實實是一個生物學名詞。”

“這裡的組織指的是多層次人體組織，比如奈米尺度的蛋白質，微米尺度的細胞，毫米尺度的血管，厘米尺度的內臟，它們最終生長成整個身體。”

“組織工程學，就是指透過物理和化學的方式，解析組織結構，重新構建人體組織。”

“在人體組織中，細胞以非常複雜的方式排列，或多或少地形成對稱的三維結構。”

“在大多數情況下，它們會被嵌入一個由活性奈米結構‘電纜’組成的複雜網路中，這種網路是由蛋白質構成的支架，我們稱之為細胞外基質。”

“細胞外基質提供了一個具有結構，物理，機械，以及生化特性的環境，支援細胞的生長以及組織內的相互作用。”

“這些細胞外基質屬於一種活性的凝膠，由細胞分泌而來，其中含有大量的纖維狀蛋白質和糖類，包括膠原蛋白，彈性蛋白，透明質酸以及蛋白聚糖。”

“當我們遭遇傷害時，細胞外基質便被破壞了，當細胞移動到創傷位置時，細胞外基質的資訊就已經消失了，所以細胞會產生疤痕組織填充空白，這些疤痕組織會更硬一些，而且和其他結構不一致。”

“很早以前，人們就意識到，要想生長出人體組織，就得透過生成人工支架來種植細胞，從而重新創造出原本由細胞外基質提供的環境。”

“這個人工支架必須具有合適的結構，才能讓細胞附著其上，生存，演化和分裂。”

“同時還必須具備生物相容性，能夠傳輸物理和化學訊號，以引導細胞分化。”

“舉個例子，人體的骨架就是由膠原蛋白和其他纖維蛋白編織而成的特殊支架，礦物性的磷酸鈣鹽可以在此沉澱，形成堅硬的骨骼。”

“骨骼在奈米尺度下，將蛋白質與礦物質融合在一起，實現了它的特殊機械效能，同時兼具堅固與彈性，能夠對抗因敵人或意外引起的損傷和裂痕，並且為生長與重生做好準備。”

“這就是骨折之後能夠重新修復並癒合的奧秘所在。”

“由此發展出了人工骨骼移植材料，以及人工面板等等。”

“這些案例代表了一個新型學科的興起，這就是組織工程學。”

“操控多能幹細胞使其分化成任意所需組織的能力，就是這一領域追求的終極目標。”

“但是目前人類還無法做到這一點，只能退而求其次，但利用人造支架構造出全功能的組織，就這一點，也非常困難。”

“主要難點有兩個。”

丁冕說到這裡，輕咳兩聲，端起秘書送進來的茶水，猛灌了一大口。

薛珅聽得入神，連聲催促道：“下面呢？接著說。”

“主要問題之一，就是人造結構中營養成分和氧氣的擴散非常難以實現。”

“這意味著，構建出幾微米的功能化小型細胞結構是可行的，事實上我們也已經研發出這樣的微型人體組織結構，叫做類器官。”

“但是想讓它們變得更大，同時保持活性，就很難，因為氧氣和必須的營養物質無法抵達細胞層級。”

“真實組織中的輸送是由非常複雜的生物機制與物理機制相互配合才得以實現，其中包括了血管的生成，可以在非常密集的環境中向細胞持續輸送氧氣和營養物質。”

“只有當細胞和毛細血管之間的距離不足200微米時，向細胞輸送營養成分，並移除廢物才可能實現。”

“所以呢，人造器官中，血管的生成一直是一個棘手的生物學與工程學問題。”

“另一個難點則在於尋找合適的細胞來源，從而提供足夠多數量的細胞，最終生成具有醫學意義的大型組織。”

“目前來說，大部分的人造器官移植，都有一個捐贈者，一般都是死人居多，因為這種不需要嚴格的配型。”

“科學家把捐贈者的器官，去除上面的供體細胞，留下一個組織支架，然後再植入受體的細胞，這樣才能完成一次移植。”

“時間長了以後，供體的支架會降解在體內，新的細胞和血管會長出來，徹底形成一個新的器官。”