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第五百二十七章 组织工程学论人造膀胱的可行性（第2页）

丁冕挥了挥手，说道：“其实难度并不是这样分的，实体器官与管状结构看起来很接近，中间只隔着一级，但两者之间的难度，远比人们想象的要大，可能是从0到1的差距。”

薛珅饶有兴趣地问道：“那它们之间的关键性难点到底在哪里呢？”

丁冕脸色变得严肃起来，沉吟着说道：“这就牵扯到组织工程学的知识了。”

“可能大部分人听到这个名字，会以为是一个管理学或者工程学上的名词，但它确确实实是一个生物学名词。”

“这里的组织指的是多层次人体组织，比如纳米尺度的蛋白质，微米尺度的细胞，毫米尺度的血管，厘米尺度的内脏，它们最终生长成整个身体。”

“组织工程学，就是指通过物理和化学的方式，解析组织结构，重新构建人体组织。”

“在人体组织中，细胞以非常复杂的方式排列，或多或少地形成对称的三维结构。”

“在大多数情况下，它们会被嵌入一个由活性纳米结构‘电缆’组成的复杂网络中，这种网络是由蛋白质构成的支架，我们称之为细胞外基质。”

“细胞外基质提供了一个具有结构，物理，机械，以及生化特性的环境，支持细胞的生长以及组织内的相互作用。”

“这些细胞外基质属于一种活性的凝胶，由细胞分泌而来，其中含有大量的纤维状蛋白质和糖类，包括胶原蛋白，弹性蛋白，透明质酸以及蛋白聚糖。”

“当我们遭遇伤害时，细胞外基质便被破坏了，当细胞移动到创伤位置时，细胞外基质的信息就已经消失了，所以细胞会产生疤痕组织填充空白，这些疤痕组织会更硬一些，而且和其他结构不一致。”

“很早以前，人们就意识到，要想生长出人体组织，就得通过生成人工支架来种植细胞，从而重新创造出原本由细胞外基质提供的环境。”

“这个人工支架必须具有合适的结构，才能让细胞附着其上，生存，演化和分裂。”

“同时还必须具备生物相容性，能够传输物理和化学信号，以引导细胞分化。”

“举个例子，人体的骨架就是由胶原蛋白和其他纤维蛋白编织而成的特殊支架，矿物性的磷酸钙盐可以在此沉淀，形成坚硬的骨骼。”

“骨骼在纳米尺度下，将蛋白质与矿物质融合在一起，实现了它的特殊机械性能，同时兼具坚固与弹性，能够对抗因敌人或意外引起的损伤和裂痕，并且为生长与重生做好准备。”

“这就是骨折之后能够重新修复并愈合的奥秘所在。”

“由此发展出了人工骨骼移植材料，以及人工皮肤等等。”

“这些案例代表了一个新型学科的兴起，这就是组织工程学。”

“操控多能干细胞使其分化成任意所需组织的能力，就是这一领域追求的终极目标。”

“但是目前人类还无法做到这一点，只能退而求其次，但利用人造支架构造出全功能的组织，就这一点，也非常困难。”

“主要难点有两个。”

丁冕说到这里，轻咳两声，端起秘书送进来的茶水，猛灌了一大口。

薛珅听得入神，连声催促道：“下面呢？接着说。”

“主要问题之一，就是人造结构中营养成分和氧气的扩散非常难以实现。”

“这意味着，构建出几微米的功能化小型细胞结构是可行的，事实上我们也已经研发出这样的微型人体组织结构，叫做类器官。”

“但是想让它们变得更大，同时保持活性，就很难，因为氧气和必须的营养物质无法抵达细胞层级。”

“真实组织中的输送是由非常复杂的生物机制与物理机制相互配合才得以实现，其中包括了血管的生成，可以在非常密集的环境中向细胞持续输送氧气和营养物质。”

“只有当细胞和毛细血管之间的距离不足200微米时，向细胞输送营养成分，并移除废物才可能实现。”

“所以呢，人造器官中，血管的生成一直是一个棘手的生物学与工程学问题。”

“另一个难点则在于寻找合适的细胞来源，从而提供足够多数量的细胞，最终生成具有医学意义的大型组织。”

“目前来说，大部分的人造器官移植，都有一个捐赠者，一般都是死人居多，因为这种不需要严格的配型。”

“科学家把捐赠者的器官，去除上面的供体细胞，留下一个组织支架，然后再植入受体的细胞，这样才能完成一次移植。”

“时间长了以后，供体的支架会降解在体内，新的细胞和血管会长出来，彻底形成一个新的器官。”

薛珅忍不住插嘴道：“就像人造血管一样。”

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