未来的“超级膏药”

岑夫子

伊丽莎白·罗珀感觉腿上靠近膝盖的地方有点疼，像是被什么虫子叮咬了。涂了抗生素的软膏也不顶用，在两周内，伤口变成了3个。医生怀疑伤口可能感染了一种叫“金黄色葡萄球菌”的耐药细菌，于是开出最强的口服抗生素，并警告说，倘若这也不顶用，那就没治了。

不过，罗珀不是一般的患者，她是美国北卡罗来纳州立大学的一位材料科学家，正在参与开发一种能快速治疗伤口的“超级膏药”。这种超级膏药不含抗生素，愈后也不留疤痕。

这种超级膏药的核心是一种可降解的材料，它在降解之后，除了你自己新长出来的细胞，什么都不会留下。更重要的是，同样的办法未来还可用来治疗从肌肉损伤到粉碎性骨折等很多疾病。它代表着21世纪医学的发展方向。

神通广大的“骨架”

那么，这种超级玩意儿是什么呢？在身体上，这种东西叫做细胞外基质。当你把血管、器官，甚至是一块皮肤上的细胞小心翼翼剔除之后，就留下了一副“骨架”。这副“骨架”就是细胞外基质。如果拿楼房作比喻，把水泥、砖块一一清除之后，留下的钢筋“骨架”就是这座楼房的“细胞外基质”。这副“骨架”使不同的组织、器官拥有和保持不同的形状。比如说，心脏之所以能保持心形，是因为有一个心形的“骨架”在支撑着，没有它，心脏是无法保持固定形状的。

这个“骨架”本身是由一些不易变质的蛋白质组成的。所以，哪怕一个捐献来的人体器官因缺氧过久导致细胞坏死而报废了，但只要剔除掉上面的死细胞，其“骨架”依然可以利用。

更重要的是，器官“骨架”上面含有一类特殊的蛋白质，当干细胞在器官“骨架”上“安家”的时候，它们起到“引导员”的作用：它诱导干细胞到合适的位置上去，并诱导它们转化成骨骼、肌肉或者脂肪细胞。至于诱导成什么类型的细胞，全看干细胞所处位置的细胞外基质给予它们的压力。在压力大的地方，细胞外基质会将任何进来的干细胞塑造成肌肉或者骨骼细胞，而在压力小的地方，则塑造成脂肪细胞。在我们的身体上，这种压力是我们日常肌肉伸缩时产生的，而在实验室，靠的是外界的操纵。

这一切完成之后，细胞外基质还提供给它们营养，让它们发育，直到血管形成。待到血管形成之后，当然一切都好办了，往后，整个器官发育所需的氧气和营养，就可通过血液源源不断地运送来。但在血管形成之前，这一切是靠细胞外基质提供的。

长期以来，科学家试图利用细胞外基质来培养再生器官。例如，在动物试验中，研究人员拿一只动物的肾，用试剂把上面的细胞“洗”尽；然后他们以剩下的“骨架”作模板，在上面培养干细胞；干细胞将沿着“骨架”分裂生长，直至给“骨架”重新覆上血肉。2013年，科学家用这种办法培育出了世界上首个人造肾。目前，这只人造肾在小鼠体内工作良好。其他人还在用类似的办法培育人造肝脏、心脏等器官。

让肌肉再生

但有时候，科学家或许并不想让整个器官再生，只想修复某个损坏的组织器官，在这种情况下，细胞外基质也一样能派上用场。

我们知道，当肌肉损伤之后，在一定程度上是能够自己再生的，但如果某个肌群损伤太严重，那就不容易恢复。这时，唯一的选择就是从身体别的部位移植肌肉，但这样做的效果不太好。

但如果在伤口处填上细胞外基质，然后把伤者自己的细胞吸引来，培育新肌肉，会如何呢？根据这一设想，一位美国医生招募了6名肌肉严重损伤的志愿者来进行了实验。其中一位志愿者原是美国海军士兵，在阿富汗战争中被炸弹炸坏了腿上的四头肌，要是没人扶，原先都没法从椅子上站起来。医生通过手术，清除了他伤口处的疤痕组织之后，简单地把一块取自猪膀胱的细胞外基质植入伤洞，然后包扎起来；在护理期间，只是设法把伤口挤得紧一些。令人震惊的是，6个月后，伤口愈合了，肌肉重新长了出来，原先填进去的猪的细胞外基质也消失了，取而代之的是志愿者自身的细胞外基质。如今，这位志愿者能够徒步郊游、骑自行车，甚至还能踢足球。

制造人造血管

人造基质还能当做“模具”被用来建造身体的“部件”，制造出来的“部件”比天然的还更为坚实、耐用。一个将从中受益无穷的群体就是数百万每年靠着肾透析活命的人们。

透析对身体的摧残是粗暴的：你的手臂“吊”在透析的器械上，一周需要透析3次，手臂上的大静脉被刺破，血液必须以很快的速度通过透析器械，在几小时内就做完正常肾脏需要几天才能完成的事情。透析时间久了，对静脉的伤害很大，血管壁韧性变差。于是，医生就不得不换条静脉透析。如果所有静脉都试过了，那就需要从身体别的部位移植血管，但在移植血管没愈合之前，一个塑料导管不得不先嵌入，而塑料导管很容易导致感染。这个过程是很痛苦的。

所以，科学家着手制造比天然血管基质还要坚韧的人造物。为了做到这一点，他们首先用一种能快速降解的高分子聚合物按真实血管的尺寸制造出血管的“骨架”，唯一的不同是，“骨架”的管壁要比真实血管壁厚。然后，他们让这个“骨架”披上人的平滑肌细胞。几天之内，人造基质被降解了，代之以患者自身的细胞外基质。这样制造出来的血管管壁比真实血管壁更厚，韧性更好。

人造基质在未来还有着更广泛的用途。科学家甚至开始研究用它来修复大脑损伤的可能性。科学家提取这种成分后，注射到中风小鼠的体内。结果让人吃惊，在两周的时间里，它们就恢复正常了。

（摘自《大科技·科学之谜》）