生物醫(yī)學(xué)工程第一課

俞奕佳

生物醫(yī)學(xué)工程激動(dòng)人心。

它融合了自然科學(xué)和數(shù)學(xué)，并用其成果提高人類健康水平。

我們身邊的生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品

對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程師來(lái)說(shuō)，他們做出重大貢獻(xiàn)的一個(gè)領(lǐng)域是疫苗。拿紫色斑疹熱作為例子，我們也把這種病稱作麻疹，它是導(dǎo)致死亡的主要原因。以前它就好像瘟疫，而現(xiàn)在不會(huì)再這樣了，因?yàn)槲覀冇辛丝股睾鸵呙?，人們活得更久了。你們還接觸過(guò)哪些生物醫(yī)學(xué)工程的產(chǎn)品？

貼膜給藥技術(shù)。這種貼膜很像創(chuàng)可貼，不過(guò)是加入了藥物的創(chuàng)可貼，當(dāng)其貼附于皮膚表面時(shí)，藥物就可以通過(guò)皮膚進(jìn)入血液循環(huán)。

可吸收縫合線。在設(shè)計(jì)縫合線時(shí)需要注意什么問(wèn)題？縫合線必須是惰性的，以便確保植入人體后的安全性。但能夠拉緊切口的縫合線還必須具有一定的機(jī)械張力，不是隨便哪個(gè)材料都能做到這一點(diǎn)的。

關(guān)節(jié)鏡手術(shù)設(shè)備。關(guān)節(jié)鏡中包含攝像頭，醫(yī)生可以用它探查關(guān)節(jié)內(nèi)情況。此外，關(guān)節(jié)鏡末端還有其他的機(jī)械，醫(yī)生可以在患者體外操縱這些機(jī)械進(jìn)行切割等操作。

助聽(tīng)器和人工耳蝸。人工耳蝸與助聽(tīng)器作用相同，都可以改善聽(tīng)力，只是兩者原理不同。人工耳蝸不是一個(gè)簡(jiǎn)單的植入耳朵的擴(kuò)音系統(tǒng)，而是一種能替代聽(tīng)力器官功能的移植物。

肉毒桿菌素。肉毒桿菌素是一種注射用分子，如何精確輸送這種分子到你想要的部位，這的確是一個(gè)工程學(xué)問(wèn)題。

將來(lái)又會(huì)有哪些產(chǎn)品因生物醫(yī)學(xué)工程而生？

能控制假肢的植入性腦芯片，我們把它稱為腦機(jī)接口，它是一種將大腦和外部世界連接起來(lái)的方法，我們非常有理由相信不遠(yuǎn)的將來(lái)我們就能應(yīng)用這些技術(shù)。

控制血管再生。許多人認(rèn)為大部分腫瘤需要血管輸送血液才能成長(zhǎng)，如果能夠阻止血管的生成來(lái)阻止腫瘤的發(fā)展，就可以在腫瘤還處于良性階段時(shí)扼制它?，F(xiàn)在我們已經(jīng)有了相關(guān)的治療方法，但還有很多地方需要改進(jìn)。此外，還有艾滋病疫苗、機(jī)器人輔助手術(shù)、脊髓再生、長(zhǎng)期可用的人造心臟……

生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的現(xiàn)在和未來(lái)

我們已經(jīng)能夠從人和動(dòng)物體內(nèi)提取細(xì)胞，并在培養(yǎng)基中使它們存活一段時(shí)間，這項(xiàng)技術(shù)叫細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。人們可以取一些皮膚細(xì)胞，以合適的方式培養(yǎng)它們，就能在幾周后得到成千上萬(wàn)的皮膚細(xì)胞?，F(xiàn)在，與此相關(guān)的新技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，比如人造皮膚。在培養(yǎng)皿中，放入一張薄膜，它是一個(gè)聚合物支架，在這個(gè)支架上，科學(xué)家放了一些皮膚細(xì)胞并讓它們生長(zhǎng)。如果培養(yǎng)方法得當(dāng)，這個(gè)聚合物支架與皮膚細(xì)胞會(huì)融合形成皮膚。人們能夠用這種組織工程學(xué)意義上的皮膚來(lái)治療嚴(yán)重?zé)齻牟∪嘶蚰切兙弥尾挥奶悄虿〔∪?。這技術(shù)才剛出現(xiàn)，但在你的有生之年，它肯定會(huì)影響人們的生活。

還有一種叫做基因芯片的技術(shù)，這是一項(xiàng)具有里程碑意義的創(chuàng)新，它讓我們以一種全新的方式得到了解病人身體內(nèi)部發(fā)生了什么，還能知道哪些基因在人生哪個(gè)時(shí)期發(fā)揮作用。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在還只是一種研究工具，但我們有理由相信它將能讓醫(yī)生診斷或預(yù)測(cè)出病人將要得的病，這是現(xiàn)在做不到的。

有些疾病只能通過(guò)器官移植來(lái)治療，例如腎移植、肝臟移植。移植手術(shù)需要供體器官，而供體和受體往往在不同地方，這就需要一架飛機(jī)將器官由供體所在地送到受體所在地。如果我們能夠發(fā)明一種工程方法延長(zhǎng)器官的保存時(shí)間，就沒(méi)有必要趕得那么緊了，這項(xiàng)技術(shù)將給器官移植領(lǐng)域帶來(lái)更多的可能性。你們一定曾經(jīng)聽(tīng)過(guò)《倫敦橋要塌了》這首民謠。早先人們?cè)谠鞓虻倪^(guò)程中選擇了木頭和粘土，這座橋就難以與自然力相抗衡，它可能會(huì)被水沖走。之后人們選擇了更好的材料以造出更為堅(jiān)固的橋。生物醫(yī)學(xué)工程目前在很大程度上仍舊停留在試圖探索產(chǎn)品的工作原理、尋找產(chǎn)品存在缺陷的原因，以及選擇正確材料的階段。這個(gè)水平可能與土木工程和橋梁學(xué)一百年前的研究水平相同。這是一個(gè)非常激動(dòng)人心的時(shí)代，因?yàn)橐话倌昵皹蛄航ㄔO(shè)中難以解決的問(wèn)題在今天都得到了解決。

責(zé)任編輯：曹曉晨