生物醫(yī)學工程第一課

俞奕佳

生物醫(yī)學工程激動人心。

它融合了自然科學和數(shù)學，并用其成果提高人類健康水平。

我們身邊的生物醫(yī)學產(chǎn)品

對于生物醫(yī)學工程師來說，他們做出重大貢獻的一個領(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，它是導致死亡的主要原因。以前它就好像瘟疫，而現(xiàn)在不會再這樣了，因為我們有了抗生素和疫苗，人們活得更久了。你們還接觸過哪些生物醫(yī)學工程的產(chǎn)品？

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

可吸收縫合線。在設(shè)計縫合線時需要注意什么問題？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械張力，不是隨便哪個材料都能做到這一點的。

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械，醫(yī)生可以在患者體外操縱這些機械進行切割等操作。

助聽器和人工耳蝸。人工耳蝸與助聽器作用相同，都可以改善聽力，只是兩者原理不同。人工耳蝸不是一個簡單的植入耳朵的擴音系統(tǒng)，而是一種能替代聽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，這的確是一個工程學問題。

將來又會有哪些產(chǎn)品因生物醫(yī)學工程而生？

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

控制血管再生。許多人認為大部分腫瘤需要血管輸送血液才能成長，如果能夠阻止血管的生成來阻止腫瘤的發(fā)展，就可以在腫瘤還處于良性階段時扼制它。現(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。此外，還有艾滋病疫苗、機器人輔助手術(shù)、脊髓再生、長期可用的人造心臟……

生物醫(yī)學工程領(lǐng)域的現(xiàn)在和未來

我們已經(jīng)能夠從人和動物體內(nèi)提取細胞，并在培養(yǎng)基中使它們存活一段時間，這項技術(shù)叫細胞培養(yǎng)技術(shù)。人們可以取一些皮膚細胞，以合適的方式培養(yǎng)它們，就能在幾周后得到成千上萬的皮膚細胞?，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，它是一個聚合物支架，在這個支架上，科學家放了一些皮膚細胞并讓它們生長。如果培養(yǎng)方法得當，這個聚合物支架與皮膚細胞會融合形成皮膚。人們能夠用這種組織工程學意義上的皮膚來治療嚴重燒傷的病人或那些潰瘍久治不愈的糖尿病病人。這技術(shù)才剛出現(xiàn)，但在你的有生之年，它肯定會影響人們的生活。

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時期發(fā)揮作用。這項技術(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)生診斷或預測出病人將要得的病，這是現(xiàn)在做不到的。

有些疾病只能通過器官移植來治療，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器官的保存時間，就沒有必要趕得那么緊了，這項技術(shù)將給器官移植領(lǐng)域帶來更多的可能性。你們一定曾經(jīng)聽過《倫敦橋要塌了》這首民謠。早先人們在造橋的過程中選擇了木頭和粘土，這座橋就難以與自然力相抗衡，它可能會被水沖走。之后人們選擇了更好的材料以造出更為堅固的橋。生物醫(yī)學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。這個水平可能與土木工程和橋梁學一百年前的研究水平相同。這是一個非常激動人心的時代，因為一百年前橋梁建設(shè)中難以解決的問題在今天都得到了解決。

責任編輯：曹曉晨