壁虎的“斷肢再生”超能力，啟迪人類(lèi)的“再生醫(yī)學(xué)”

你還記得《小壁虎借尾巴》里那只掉了尾巴的小壁虎嗎？

小壁虎到處借尾巴，可最后它驚喜地發(fā)現(xiàn)，自己又長(zhǎng)出了新尾巴。你是不是覺(jué)得小壁虎的這個(gè)“超能力”很厲害？

這種“超能力”其實(shí)就是“再生”。

我們?nèi)祟?lèi)是否也擁有這樣的“超能力”呢？

可惜，截至目前，答案是否定的。

你可能會(huì)說(shuō)，我的手劃傷后過(guò)幾天傷口就愈合了，不是再生嗎？的確，我們的皮膚、骨骼等在損傷后具有一定的自我再生修復(fù)能力，但人體大部分的組織器官，如心臟、神經(jīng)、軟骨，都沒(méi)有這種能力。

所以，“再生醫(yī)學(xué)”誕生了。再生醫(yī)學(xué)材料是再生醫(yī)學(xué)一個(gè)不可或缺的部分。

你也許已經(jīng)知道，細(xì)胞是生命的最小單位。細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化衰老、死亡，決定了生命從誕生、發(fā)展到死亡的全過(guò)程。

就像我們每個(gè)人都有家一樣，細(xì)胞也不是孤立存在的，它們必須貼附在一些天然的材料上才能活下來(lái)并發(fā)揮它的作用。這些天然材料被稱(chēng)為“細(xì)胞外基質(zhì)”

再生醫(yī)學(xué)材料就是科學(xué)家給細(xì)胞“建造”的新“家”這個(gè)“家”不僅能模擬細(xì)胞外基質(zhì)，為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境，還能指揮細(xì)胞發(fā)揮自己的作用，把重要的治療“藥物”運(yùn)輸?shù)綋p傷的部位，激活再生潛能，從而幫助受損組織器官再生修復(fù)。

不僅如此，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，建造這個(gè)“家”的材料本身的特性比如它的組成、結(jié)構(gòu)、表面特性，也都能成為“指揮”細(xì)胞的重要信號(hào)。也就是說(shuō)，這些材料具有組織誘導(dǎo)性，因而也可以被稱(chēng)為“組織誘導(dǎo)性生物材料”。

更讓人驚嘆的是，當(dāng)新的組織器官慢慢長(zhǎng)成，這個(gè)“家”完成了自己的使命后，就會(huì)逐漸地被降解替代，消失不見(jiàn)。

你可能并不知道，在這一發(fā)現(xiàn)的背后，有著一份30 多年的堅(jiān)持。

1990年，研究固體物理的張興棟和他的學(xué)生發(fā)現(xiàn)，被他埋進(jìn)動(dòng)物肌肉和皮下的一塊多孔的磷酸鈣陶瓷，居然“變”成了一塊真骨頭！

沒(méi)有生命的材料怎么就“變”成了有生命的組織？

如果能揭開(kāi)這里面的奧秘，那很多病人不就有希望了嗎？

想到這里，已經(jīng)52歲的張興棟毅然把自己的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了再生醫(yī)學(xué)材料。

“因?yàn)檫@是國(guó)家的需要?！被貞浧鹉菚r(shí)的決定，張興棟院士說(shuō)。

在給近200只動(dòng)物做了相同的實(shí)驗(yàn)后，1991年，張興棟滿懷信心地在意大利世界生物陶瓷大會(huì)上提出自己的結(jié)論：“骨誘導(dǎo)性生物材料”，即無(wú)生命的生物材料可以誘導(dǎo)有生命的骨形成。

當(dāng)時(shí)國(guó)際上普遍認(rèn)為材料不能誘導(dǎo)組織再生，一個(gè)沒(méi)有生命的東西怎么可能誘導(dǎo)有生命的組織形成呢？這簡(jiǎn)直就是天方夜譚！質(zhì)疑聲一次次撞擊著張興棟的耳膜：“他一個(gè)學(xué)物理的懂細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)嗎？想法怪異……”

張興棟并沒(méi)有退縮，一直堅(jiān)信自己的結(jié)論，因?yàn)樗皝?lái)自我的真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，來(lái)自事實(shí)”為了驗(yàn)證他的結(jié)論，國(guó)外派來(lái)專(zhuān)家進(jìn)入他的實(shí)驗(yàn)室，和他一起做實(shí)驗(yàn)。最終，事實(shí)讓他們不得不承認(rèn)，張興棟的結(jié)論是正確的。張興棟成為世界上首個(gè)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)材料可誘導(dǎo)骨形成的人。

此后，張興棟不斷證實(shí)并發(fā)展自己的理論，首次在世界上提出“組織誘導(dǎo)性生物材料”這一概念。為此，他堅(jiān)持做了大量實(shí)驗(yàn)：“科技創(chuàng)新需要大膽的想象、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)和堅(jiān)持不懈的努力，用數(shù)據(jù)、用事實(shí)說(shuō)話。我從來(lái)沒(méi)有想過(guò)要放棄！”

2018年，國(guó)際生物材料定義共識(shí)會(huì)將組織誘導(dǎo)性生物材料列入“生物材料定義”清單，這是由我國(guó)科學(xué)家首次提出的國(guó)際公認(rèn)的生物材料定義，被來(lái)自世界各地參加會(huì)議的專(zhuān)家稱(chēng)為“新一代生物材料的概念”。

現(xiàn)在，科學(xué)家們?cè)谶@一概念的基礎(chǔ)上，相繼研發(fā)出了形形色色的再生醫(yī)學(xué)材料，用來(lái)修復(fù)我們的皮膚、骨骼、軟骨，甚至有科學(xué)家正在研究可以修復(fù)神經(jīng)、角膜、血管和心臟的材料。

看來(lái)，我們?nèi)祟?lèi)離擁有像壁虎一樣“超能力”的日子并不遙遠(yuǎn)，你愿意為縮短這一時(shí)間而努力嗎？

供稿單位：重慶市產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)

作者：潘復(fù)生，中國(guó)工程院院士、重慶大學(xué)教授、重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席

審核專(zhuān)家：毛弋，重慶市科學(xué)傳播專(zhuān)家團(tuán)首席專(zhuān)家，重慶電子工程職業(yè)學(xué)院教授

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