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【生物科技】 人工水母幾可亂真

網路轉載 / 2016-01-25

■ 有一組科學家從老鼠身上取得心臟細胞,排列在一塊材質像是橡膠的矽片上,加上一道電流,就做出了「科學怪水母」。

如果科學怪人生在今日,他可以弄隻寵物水母來玩玩。有一組科學家從老鼠身上取得心臟細胞,排列在一塊材質像是橡膠的矽片上,加上一道電流,就做出了「科學怪水母」。這隻人工水母就像真正的水母一樣,把水從它的鐘型身體排進排出,用這種方式四處優游。研究團隊希望有朝一日工程師能夠透過人工水母,設計出更好的人工心臟等器官。

海月水母 (Aurelia aurita) 一般身長約 10 到 12 公分,游動得非常規律。牠們會先快速收縮其肌肉,然後在身體變成圓頂狀時,把水一下子排出去。接著牠們身體慢慢放鬆成扁平狀,啓動另一輪的肌肉收縮循環。研究員知道水母身上是哪些細胞在負責讓牠們移動,也知道這些細胞如何合力把水吸進來又排出去。他們想要知道的是運用實驗室裡可以取得的材料,能夠模仿這種水母運動到什麼程度。加州理工學院的生物工程師約翰.達比利 (John Dabiri) ,以及哈佛大學魏斯生物工程研究所的凱文.基特.帕克 (Kevin Kit Parker) ,他們的做法遵循古訓:仿效自然,不過不要太過頭。「有些工程師用混凝土跟金銀銅鐵做東西,我們則是用細胞來做。」帕克說。他們兩位與同事合作,將理想的水母形狀用模板刻在矽片上。矽這種材質堅韌卻有彈性,跟水母本身相當類似。接著他們導引老鼠肌肉細胞,在矽片上平行成長,再用一種叫做彈性橡膠 (elastomer) 的伸縮材質裹住這些細胞。為了要讓這種人造水母游泳,研究員把牠們泡在鹽水溶液中,然後在水裡釋放一道電流,啓動老鼠細胞。結果人造水母在水裡快速推進,泳技跟真正的水母一樣好。

研究團隊在七月中,於《自然生物科技》期刊線上網站發表其研究成果。帕克指出研究團隊歷經很多試誤過程,才把所有事情都搞定。用來模仿水母身體的矽製表層必須要夠堅韌,卻不能堅韌到肌肉細胞無法使它變得堅硬;水母身體上長得像手指的突狀物也必須經過調整,確保水能夠從牠們中間流過去。健康心臟的瓣膜可以大開大合,但是當瓣膜運作失常時,卻可能會對健康造成嚴重影響。帕克說研究水母如何操控牠們體內的液體,或許可使科學家以更精確的方式,修復甚至更換受損的心臟瓣膜。並未參與這項研究的波士頓東北大學神經生理學家約瑟夫.阿耶斯 (Joseph Ayers) ,覺得這項研究結果相當有意思,尤其是研究團隊讓水母動起來,靠的不是電池而是肌肉細胞所產生的能量,如此一來這些水母實際上就可以獨立運作。「這篇論文真是一個里程碑啊!」他說,「我認為假以時日,這項研究會為移植醫學裝置,帶來極為深遠的影響。」


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