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仿生技術大革命( 二 )


雙腿
仿生腿能站能動能騎車
德國奧拓博客醫療公司將Wii游戲機的速度與方向遙控技術運用到新型Genium仿生腿中 。Genium采用碳材質，售價5萬英鎊，重2.9磅(約合1.32公斤)，內置7個傳感器，另有1個陀螺儀和1個加速器 。這些元件采用先進的計算機信息處理技術，可檢測到使用者在運動速度和方向上的微小變化 。這使得它比那些需要改變膝關節硬度的假肢要好，能夠提供更好的平衡性和穩定性 。
此外，Genium仿生腿的智能裝置可準確判斷人的各種運動狀態 。它既可以完成基本的站立和移動動作，也可在液壓閥裝置的幫助下，在10種復雜運動狀態間(包括騎車、越野滑雪、打高爾夫球等)輕松切換 。
讓人體器官重生
作為世界人口最多的國家，中國也是生物材料和器械的需求大國，這給醫用仿生材料構建了巨大的發展空間 。
目前臨床應用的人造血管主要為滌綸和膨體聚四氟乙烯(epTFE)兩種 。膨體聚四氟乙烯的組織相容性極佳，與自體組織切實“融”為一體，手感柔軟而富有彈性，還非常牢固，不會被拉長或被撕裂 。迄今為止世界上400萬例膨體聚四氟乙烯植火手術，沒有發生一例對該材料的過敏及排斥反應 。美國萊斯大學已開發出一種新型聚氨酯材料，可用于直徑小于6毫米的人造血管，在生理狀態下，這種聚氨酯釋放的一氧化氮可以防止血液的凝結 。
到目前為止，許多科學家已從生物高分子材料或合成高分子材料中制造出了一二十種人造皮膚 。他們把這些材料紡織成帶微細孔眼的皮片，上面還蓋著薄薄的、模仿“表皮”的制品 。如今，科學家已研制出多種人工真皮，如透明質酸膜、聚乳酸膜等，可誘導自體的組織細胞生長，形成新的、結構規則的真皮樣組織，從而重建真皮層 。
假肢材料過去多用鋁等硬金屬材料制造，隨著化學工業的發展，硅橡膠、聚乙烯、聚丙烯酸樹脂3種化學物質成為常用的假肢材料 。這些化學材料制造工藝簡化，能使假肢制品更符合生理、力學的要求，同時大大減輕了假肢的質量 。
過去對嚴重的器官損傷的現有治療方法之一是活體移植，這又帶來兩個問題：一是排斥作用，二是供應器官的人太少 。現在，生物醫學專家希望利用模仿人體組織的仿生材料，用人工的辦法培養出人體需要的正常器官 。另外，器官是人體物質和能量交換的重要場所 。人工器官要進行物質的交換，膜是重要的介質 。人工胰采用的高分子膜材料很多，比較成功的有聚賴氨酸-海藻酸體系、聚丙烯酸酯體系、殼聚糖-海藻酸體系等
當人們因為遭受病痛或傷害失去了部分重要器官時，靈巧、敏感、逼真的仿生器官能夠“接力頂上”，將最大程度彌補病痛給患者造成的傷害 。科學家的終極目標當然是，讓仿生器官與人體最終做到“無縫對接” 。仿生器官技術發展到今天，已經不僅限于義肢、人造心臟等“大部件”，更加精密、細小的仿生器官有望在不久的未來“隨取隨用”，造福大眾醫療 。
仿生技術治“怪病”
上下樓梯、快速步行是每一天每個人都會做的舉動，或許，你還會一手拿著一杯提神用的咖啡，一手抓著一份當天的報紙去上班，并在過人行道的同時，躲避其他行色匆匆的行人向你撞來 。
這是身體健康、視聽正常的人們司空見慣的世界 。我們眼中的世界方正、平穩，不像有些紀實電影用DV拍攝出來的畫面一般搖搖晃晃令人暈眩，何其幸運 。說幸運，是因為世界上還存在著另一些人，由于喪失了自己的平衡感，連上述簡單的舉動都無法做到 。
人體與生俱來的平衡感不是無端存在的，讓人保持平衡、讓人的視線與步伐保持一致，源自位于人內耳道中的“前庭系統” 。前庭可以感受到人體頭位、體位的變化，可以隨時調整人身體的姿勢，達到身體平衡 。最能讓一般人了解前庭作用的例子是，有些人會出現暈車、暈船的癥狀，就是因為前庭出現了短暫的功能失衡 。
然而，有時候由于使用抗生素不當、外傷、病毒感染、基因疾病等原因，前庭系統會出現病變，最后導致失靈 。
“如果你失去了雙耳內前庭的知覺，那每當你踏上地面，你眼中的世界都是顛簸的 。”美國約翰斯霍金斯大學前庭神經工程實驗室的主管查爾斯.德拉.桑提納說 。
想象一下無時無刻不在暈車的感覺 。患者將無法開車，甚至無法正常行走 。而目前的醫療水平對這一癥狀卻束手無策 。
“對喪失平衡功能的成年病患，我們現在能做的只是為他們進行物理治療，”作為醫生的桑提納介紹說，他們會建議病人在行動時努力盯緊一個固定點以保持平衡，“但前庭系統在極短時間內調整人體平衡的效果，是無法用這樣的方式予以替代的 。”

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