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      美國生物仿生技術發展現狀:正超越軍事造福醫學
      發布時間:2016-11-01
      閱讀:1426

      杰弗里·卡普(Jeffrey Karp)是一名生物工程學家,也是一名生物仿生的踐行者。其善于用來自自然界的靈感創造突破性的醫療技術。日前,《衛報》撰文介紹了他的工作,描繪了其正在用生物仿生解決人類面臨的醫學問題。
      2005年夏季的一個夜晚,美國馬薩諸塞州波士頓布萊根婦女醫院(Brigham and Women's Hospital,BWH)的生物工程師杰弗里·卡普(Jeffrey Karp)在同事辦公桌上發現了一本雜志。他的目光被雜志中的蜘蛛俠全彩插頁所吸引,于是坐下來開始閱讀。
      雜志上的這篇文章詳細介紹了研究人員如何模仿壁虎四肢研發出一種新的合成材料。這種仿生材料模仿了壁虎四肢末端的細微發絲狀支柱,這些小支柱能夠讓壁虎輕易粘附在物體表面,也可以輕松與物體分開。研究人員認為這種新材料可以制成手套,讓特種作戰人員像蜘蛛俠一樣爬上建筑物的外墻。
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      看到這篇文章,卡普告訴筆者,“我的腦袋開始飛速轉動”。他的第一個想法是使用這種新材料研發一種新型的醫用膠帶,可以替代手術中的縫合線以及縫合針。因為后者可能會損傷到傷口周圍的敏感組織。當時卡普與世界知名生物工程師羅伯特·蘭格(Robert Langer)合作研究如何研發一種可降解的生物材料,以融合人體內部傷口?ㄆ照J為,相比于外科手術中使用的縫合線以及縫合針,可降解生物材料制成的醫用膠帶更適用于復雜的外科手術,譬如在胃腸繞道手術中將小腸扎在一起。
      在看完雜志的第二天早上,卡普走進蘭格的辦公室,向蘭格分享了這個發現,并贏得了相應的研究資助。當其開始研究時,卡普發現僅僅依靠新材料發絲粗細支柱的摩擦力來制作膠帶是遠遠不夠的。其雖然能夠支撐壁虎在側墻運動,但要想將人體組織的傷口固定,需要更強的粘附力。
      當卡普試著用膠水涂抹在新材料表面時,發現膠水滲透在細小支柱中間,就像蜂蜜涂在了毛刷上;接下來,卡普又嘗試將材料表面的支柱盡可能的集中在一起,但是卻沒有足夠多的面積與人體組織接觸產生相應的附著力。因此,卡普又再次將這些小支柱分開,然后嘗試對每一個支柱涂抹膠水,而不是在新材料表面一刷了之。最終,每當人體組織接觸一個支柱,就會牢牢吸附住,這樣卡普有了最終的解決方法。
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      馬薩諸塞塔夫茨大學生物醫學工程系主任戴維·卡普蘭(David Kaplan)指出,“這是解決問題的一個好例子!2008年,美國麻省理工學院的科技評論雜志Technology Review將卡普評為全球35歲以下的頂級創新者之一。
      現年40歲的卡普在BWH經營著自己的實驗室。其被業界譽為生物仿生學家,經常從現有的大自然中汲取精華以解決科學難題。壁虎醫用膠帶是卡普第一個有價值的發明,卡普也因此被認為是該領域的領軍人物?ㄆ战洺8嬖V公眾,其成功歸功于“蜘蛛俠”。在其辦公室中張貼著蜘蛛俠的海報,而卡普在演講中也曾穿過蜘蛛俠的T恤衫。而卡普當前的項目包括新型外科手術釘,其靈感來自于豪豬刺。這種外科釘在皮膚中產生的創口較小,能夠防止細菌進入傷口。此外卡歐還在研發一中類似于海洋蠕蟲粘性分泌物的新型外科膠水,其強度足以粘合包括心臟在內的人體活動器官。
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