人工改造生命

倪顯麗

如果把人體看做一臺高速運轉的機器，那么，構成身體的各大器官，總有因長期磨損而罷工的那一天。不過，現在有了醫學專家的幫助，換條胳膊換條腿，換心換肝換腎乃至換皮膚，在技術上都不是什么新鮮事了。

目前已經有很多他人的器官和人工的器官植入了我們的軀體：肝、肺、心臟、性腺、喉、角膜、上肢、下肢……人類已經完美地實現了許多人體“零件”的初步更換。

人工血：血庫的希望之星

血液主要功能是攜氧、運輸氧和營養物質，清除二氧化碳和代謝產物，以及免疫防御等。近年來，由于外科手術日益進步，因而輸血用血液也愈感不足，迫切需要研制代用品。人工血的獲得主要有3種方式：化學替代品、天然替代品和血紅蛋白替代品。目前，英國的科學家成功研制出一種血液的替代品——“塑料血”，它由可攜帶鐵原子的塑料分子構成，可以像血紅蛋白那樣把氧氣輸送至全身?！八芰涎本褪腔瘜W替代品中的典型。

人工合成的“氟碳化合物溶液”則是另外一種較為出名的替代品。美國科學家在試驗中意外發現，老鼠可在“氟碳化合物溶液”中存活長達好幾個小時，后來證實這種溶液含氧能力特別強，而且不會與生物體的組織發生化學反應?！疤J薈提取液”的發現為血液找到了新的替代品類型——天然替代品?？茖W家發現，注射蘆薈提取液可以幫助暫時維持身體器官的正常運作。此外，法國居里大學研究人員也發現，一種名為海蚯蚓的沙灘小蟲的血液可以用于制造人工血，其血液中的血紅蛋白與人類的極為相像，血質也非常適合保存和注射。

“血液奶粉”是血紅蛋白替代品的理想狀態。血紅蛋白是負責運載氧的一種蛋白質，可從過期的捐獻血液、牛的血液甚至植物和真菌中萃取。理想的結果應該是粉末狀的，想用的時候只要與鹽溶液混合就行了。但人工血也有很大的缺陷，根據醫學專家的調查，血液替代產品會使死亡率增加30％，使心臟病發作風險增加3倍。而且還容易導致血管萎縮，造成血液循環受阻、組織壞死等問題。由此看來，人工血想要替代真正的人血還有很長的路要走。

人工骨：引發整形風暴

目前，最常用的人工骨骼由氫磷化合物制作，它的化學分子式與骨骼一樣，但卻不像真骨骼那樣具有多孔結構，在結實程度上也比不上真骨骼，植入最長壽命僅為10年。骨骼中毛孔的作用十分重要，它們是血液流動的通道，而且可有效降低骨骼質量并增大骨骼強度。同時，毛孔也提供了一種長期植入人工骨骼可借鑒的方法：如果真骨骼能在植入的人工骨骼的毛孔中生長，那就大功告成了，兩者自然地結合在一起，不會再出現連接處損壞的現象。

人工骨可插入面部、鼻部或頸部皮膚下的軟組織內，在臨床運用中取得了較好的效果。人體自身的細胞和組織可以在中空的開口內生長，管狀植入體既有利于固定，除去也非常容易，具有實心植入體所沒有的優點：即使移植后效果不夠理想，一個小手術就可以把它取出來，所以非常適用于那些對造型美感要求嚴格的各種面部整形手術。

人工骨使人們的皮膚更加飽滿，皺紋消失了，看上去充滿生機?？梢韵胂?，在不久的將來，有了人工骨的幫助，愛美人士可以任意改變自己：嶄新的面孔、全新的皮膚、完美的身材、隆起的性感頰骨、形狀標致的耳朵、高挺的鼻梁、個性十足的鑿形下巴、修長的勻稱雙腿、強健有力的雙臂、精致的手腳……只要想的到，只要愿意，先進的整形外科手術就一定能幫助實現。

人工肌肉：比真的更強勁

人工肌肉又叫電活性聚合物，是一種新型智能高分子材料，它能夠在外加電場的作用下，通過材料內部結構的改變而伸縮、彎曲、束緊或膨脹，和生物肌肉十分相似。在生物材料醫學上，這種生物性人工器官最為復雜，最難以實現，也最能夠符合人體的需求。

使用最多的人工肌肉是在混合人工皮膚應用上。目前，科學家已經利用小牛皮、鯊魚軟骨和一些合成織物制成混合人工皮膚，表面涂有一層硅膜。將這種人工皮膚植于人體燒傷部位，即可漸漸起到正常皮膚的功能。這種混合皮膚看上去和被太陽曬成紫銅色的真皮膚沒有區別。

盡管人工肌肉已經出現數年了，但是有些人工肌肉因為體積非常大而容易撕裂，產生不平衡的膜厚度和不規則粒子，從而導致肌肉失靈。在這項研究中，研究人員使用了柔韌靈活的碳納米管作為電極，以取代其他含金屬的膜，從而解決了后者經常帶來的故障和不穩定性。并且，這種人工肌肉能夠自我愈合，帶有記憶功能。目前，科學家在實驗室里制造出來的一塊人工肌肉，它在通電后膨脹超過200％，在運動和能量方面遠高于正常的人類肌肉。

這種人工肌肉是由一根硅橡膠管包著一根滌綸織物管組成，滌綸織物管作為人工肌鍵從硅橡膠兩端伸長，以便附著在天然肌腱或骨骼上。中央部分的，滌綸織物有褶皺，以便讓人工肌肉能部分活動。人工肌肉是用導電高分子制成，能夠吸收電信號產生膨脹和收縮，從而保持人工皮膚的工作彈性。

巴西一家大學所提供的人工肌肉，是由一個彈性網組織構成，里面有一個管狀可膨脹的塑膠層，當橡皮管中充滿空氣時，直徑就會膨脹，長度縮短，與用力時的肌肉收縮十分相似。它可以通過接收人體的微電流信號運動，系統可以讀懂這種微電流信號，并按照使用者的意愿工作。

現在該大學研制的人工肌肉已可以模仿胯部、肩部、膝部和肘部的運動。希望能夠提供給有神經損傷的殘障人士使用。但是這種人工肌肉不能取代人體肌肉，因為它是安置在人體之外。實際上，可以說它還不是嚴格意義上的人工肌肉，而只是一種高級的能夠幫助人體工作的肌肉設備。

最近，美國的科學家公布了他們的最新研究成果。他們發明的人工肌肉伸縮性已能和人的肌肉相媲美，且伸縮性由材料自身性能決定，無需馬達、齒輪等復雜裝置，體積小、質量輕。研究人員稱，他們最新研發的兩種人工肌肉性能均非常突出，同時具備燃料電池和肌肉的功能。

這項研究的成功，大大開闊了人工肌肉的應用。這種材料做成的人工肌肉能像人類肌肉纖維一樣收縮和伸展，并改變胳膊長短。利用人工肌肉收縮和伸展的特性，一旦提供的能量足夠，用這些肌肉做成的裝置就能夠完成跳躍、爬山甚至長途旅行等活動，從而能夠做成更像人類的機器人、更輕便靈巧的人工義肢，以及塑料心臟或心臟隔膜等與人類器官收縮一致的人工器官。人工胸肌可以使你抵御深海中更大的氣壓；增強的人工心肌可以保證你能夠在任何環境里跑動一整天；增強的人工腿肌使你跑得像羚羊一樣快、跳得像袋鼠一樣高……這時的世界將是一個永不停歇的律動能量體。

人工時代已來臨

當人工器官比天然的更好用，人類該考慮是否要全身改造。如何才能實現這些“零件”機能的進一步增強和有效連接呢?事實上，這很大程度上取決于肌肉組織。四肢、心臟等很多重要人體器官的機能都是由其肌肉組織決定的。肌肉組織復雜而有序的微觀運動，是實現信號控制、彎曲變形、統一排列等等這些復雜過程的基礎，是多年來困擾科學家的一大難題。如果肌肉組織能夠得到成功仿制，那么，全方位人工義體的實現指日可待。

就目前來看，部分器官移植和再造的實現，已經很大程度推進了社會的變革發展。那么，人工肌肉的進一步研究成功，肯定會帶給我們一個迥然一新的未來?？梢韵胂?，在彼時的未來，器官衰竭已經不再成為威脅生命的難題，人類將會輕易享受長壽的待遇。死亡率如此之低，再加上“器官組裝活人技術”的普及，地球上一定會擁擠不堪。而值得欣慰的是，由于人工器官的成功，相信人們至少稍加研究和訓練，就可以輕易獲得能力提升，具有在宇宙中生存的能力。宇宙空間十分廣闊，人類可以進軍太空，在更廣闊的新天地里生存。