顯微鏡光線弱時(shí)美國(guó)仿生技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀:超越
作者: 發(fā)布時(shí)間:2022-07-02 17:33:17點(diǎn)擊:1634
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大家好,這里是老上光顯微鏡知識(shí)課堂,在這里你可以學(xué)到所有關(guān)于顯微鏡知識(shí),好的,請(qǐng)看下面文章:本文是網(wǎng)易科學(xué)特刊,是科學(xué)家
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本文是網(wǎng)易科學(xué)特刊,是科學(xué)家網(wǎng)易科學(xué)高度原創(chuàng)的專欄。提交,請(qǐng)聯(lián)系:mike300@126.com。
杰弗里·卡普是生物工程師和仿生學(xué)從業(yè)者。他善于從自然靈感中創(chuàng)造醫(yī)學(xué)技術(shù)的突破。衛(wèi)報(bào)最近寫到了他的工作,描述了他如何使用仿生方法來(lái)解決人類面臨的醫(yī)學(xué)問(wèn)題。
2005年的一個(gè)夏夜,馬薩諸塞州波士頓布里格姆婦女醫(yī)院的生物工程師杰弗里·卡普在他的同事的桌子上發(fā)現(xiàn)了一本雜志。他的眼睛被雜志中蜘蛛俠的全彩插入物吸引住了,所以他坐下來(lái)開始閱讀。
該雜志的文章詳細(xì)介紹了研究人員如何開發(fā)出一種新的合成材料,模仿壁虎的肢體。這種仿生材料模仿壁虎肢體末端的微細(xì)絲狀支柱,使得壁虎能夠很容易地粘在表面上,并且很容易地與物體分離。他們相信這種新材料可以用來(lái)制造手套,讓特殊的戰(zhàn)士爬上像蜘蛛俠這樣的建筑物的外墻。
看了這篇文章,Karp告訴我,我的大腦開始快速旋轉(zhuǎn)。他的個(gè)想法是利用新材料開發(fā)一種新型的醫(yī)用膠帶,可以代替手術(shù)縫合線和針。因?yàn)楹笳呖赡軙?huì)損傷傷口周圍的敏感組織。世界知名的生物工程學(xué)家羅伯特·蘭格研制出一種可生物降解材料來(lái)融合人體內(nèi)的傷口。卡普認(rèn)為可生物降解膠帶比縫線和針更適合于復(fù)雜的外科手術(shù),如胃腸搭橋手術(shù)中結(jié)扎小腸。外科手術(shù)。
讀完雜志后的第二天早上,卡普走進(jìn)蘭格的辦公室,和蘭格分享了這個(gè)發(fā)現(xiàn),并獲得了研究經(jīng)費(fèi)。當(dāng)他開始研究時(shí),他發(fā)現(xiàn)僅僅靠新發(fā)夾的摩擦來(lái)制作磁帶是不夠的。他側(cè)壁,但為了固定人體組織的傷口,需要更強(qiáng)的粘附力。
當(dāng)卡普試圖將膠水涂到新材料的表面時(shí),他發(fā)現(xiàn)膠水滲過(guò)細(xì)小的柱子,就像刷子上的蜂蜜;接下來(lái),卡普試圖將柱子盡可能地集中在材料的表面上,但是沒有足夠的面積與人體組織接觸來(lái)產(chǎn)生隆起。因此,Kapp再次將柱子分開,并試圖將每根柱子膠合起來(lái),而不是刷在新材料的表面上。最終,每當(dāng)人體組織接觸到柱子,它就被牢固地吸收,Kapp就有了最終的解決辦法。
馬薩諸塞州塔夫茨大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系主任大衛(wèi)·卡普蘭指出,這是一個(gè)很好的解決方案。2008,麻省理工學(xué)院的技術(shù)評(píng)論將Cap列為35年度世界上更的創(chuàng)新者之一。
卡普,40歲,在BWH經(jīng)營(yíng)他的實(shí)驗(yàn)室。它被業(yè)界譽(yù)為仿生科學(xué)家,經(jīng)常從現(xiàn)存的自然界汲取精華來(lái)解決科學(xué)問(wèn)題。壁虎醫(yī)用膠帶是卡普的個(gè)有價(jià)值的發(fā)明,因此卡普被認(rèn)為是該領(lǐng)域的。公眾認(rèn)為它的成功歸功于蜘蛛俠。蜘蛛俠海報(bào)張貼在他的辦公室,卡普在他的演講中穿著蜘蛛俠T恤。卡普目前的項(xiàng)目包括新的手術(shù)指甲,靈感來(lái)自豪豬*。這種手術(shù)指甲在皮膚上產(chǎn)生較少的傷口,防止細(xì)菌感染。此外,曹操正在研制一種類似于海生蠕蟲粘性分泌物的新型手術(shù)膠,這種膠足夠強(qiáng)壯,可以粘附到人體器官,包括心臟。
尤其是,最后的研究足以使Karp成為生物工程領(lǐng)域的新星。Karp不僅發(fā)明了一種創(chuàng)新的概念,而且發(fā)明了一種實(shí)用的產(chǎn)品。Kapp實(shí)驗(yàn)室的研究技術(shù)員Nick Sherman指出,當(dāng)我們尋找解決方案時(shí),我們不僅要堅(jiān)持學(xué)術(shù),不僅僅是發(fā)表文章,而且這項(xiàng)工作會(huì)幫助病人嗎如果不是,我們?cè)鯓硬拍芡ㄟ^(guò)工作幫助他們
今年早些時(shí)候,卡普的新手術(shù)膠在巴黎開始臨床試驗(yàn)。與市場(chǎng)上的其他手術(shù)膠不同,這種手術(shù)膠與血液完全不相容,因此更適合粘附在血管、腸組織甚至骨頭上的孔上。呃,意思是說(shuō)外科醫(yī)生不用開胸心臟手術(shù)就可以用它來(lái)修復(fù)心臟缺陷。法國(guó)巴黎蓬皮杜醫(yī)院的心血管外科醫(yī)生讓-馬克·阿爾薩克指出,這可能會(huì)改變我們的手術(shù)方式。
蓋普實(shí)驗(yàn)室成立于2007年7月,隱藏在馬薩諸塞理工學(xué)院附近一棟辦公大樓三樓的一扇白門后。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,首先看到的是一套掛在入口處的白色實(shí)驗(yàn)室外套,各種各樣的醫(yī)療用品。機(jī)械、藥瓶、試管、罐、消毒器和橡膠手套充斥著整個(gè)實(shí)驗(yàn)室。俄亥俄州克利夫蘭凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的生物學(xué)教授阿諾德·卡普蘭說(shuō),雖然許多實(shí)驗(yàn)室正在做類似的工作,但情況與卡普蘭不同。
每個(gè)星期三早上8點(diǎn),Capp實(shí)驗(yàn)室的所有員工都聚集在一個(gè)大會(huì)議室里討論想法。實(shí)驗(yàn)室大約有25名員工,雖然學(xué)歷從本科生到博士后都有所不同,但研究精神是一樣的。加入了Capp的Thomas Kuncewicz一年前,在完成本科學(xué)位之前,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在負(fù)責(zé)兩個(gè)研究項(xiàng)目。他告訴作者每個(gè)人的經(jīng)歷都不一樣。這才是最重要的。我們的研究并不存在于愚蠢的金字塔式領(lǐng)導(dǎo)結(jié)構(gòu)中。卡普鼓勵(lì)員工在遇到問(wèn)題或想法時(shí)及時(shí)與他們溝通。昆西維茨說(shuō),如果你給他發(fā)電子郵件,你會(huì)在五分鐘內(nèi)得到答復(fù),甚至在下午11點(diǎn)或凌晨3點(diǎn),喲。你會(huì)在五分鐘內(nèi)得到答復(fù)。
實(shí)驗(yàn)室吸引了許多杰出的科學(xué)家,甚至在動(dòng)物園或水族館,考慮研究項(xiàng)目。幾年前,卡普的一個(gè)學(xué)生從野外旅行中帶回了一些豪豬刺。那時(shí),卡普正在開發(fā)一種新型的外科釘子,經(jīng)常用來(lái)縫合在手術(shù)過(guò)程中不能用手縫合的敏感組織。卡普仔細(xì)看了看豪豬刺,發(fā)現(xiàn)每根刺的末端都有幾個(gè)小刺,使整個(gè)刺看起來(lái)像鋸齒刀。卡普拿起幾根豪豬刺,放在下巴上以測(cè)試如何縫合刺傷皮膚和造成的傷害有多大。后來(lái),卡普說(shuō),傷口出奇地小。
在接下來(lái)的幾個(gè)月里,Capp研制出一種類似豪豬脊椎的外科釘,它有一個(gè)類似的鋸齒形的末端。對(duì)生雞的檢測(cè)表明,釘子容易穿透,傷口很小,對(duì)周圍組織的損傷很小。相比之下,目前使用的外科釘子很少。卡普實(shí)驗(yàn)室獲得該手術(shù)指甲的專利權(quán),現(xiàn)在正將其推向市場(chǎng)。卡普相信這種新的手術(shù)指甲可以顯著減少手術(shù)指甲扭傷引起的并發(fā)癥。外科手術(shù)期間的DS。
對(duì)于卡普和許多人來(lái)說(shuō),大自然往往是解決科學(xué)和醫(yī)學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。從某種意義上說(shuō),這種方法允許科學(xué)家從數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化中找到解決方案。對(duì)于像Kapp這樣的科學(xué)家來(lái)說(shuō),仿生學(xué)的吸引力在于,現(xiàn)今存在的每一種生物都在這里,它們實(shí)際上解決了進(jìn)化的一些挑戰(zhàn)。事實(shí)上,我們被眾多的解決方案所包圍。進(jìn)化是解決問(wèn)題的更佳方法。
紐約大學(xué)古蘭特?cái)?shù)學(xué)研究所(CourantInstituteofMath.s)教授萊夫·里斯特羅夫(Leif Ristroph)指出,仿生學(xué)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是,在某些情況下,它向我們提供了已經(jīng)可用的解決方案。例如,綠葉就是天然太陽(yáng)能板的一個(gè)好例子:科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直試圖更好地理解光合作用,但是在我們真正收集和儲(chǔ)存太陽(yáng)能之前,還有很長(zhǎng)的路要走。能量就是這樣。
近幾十年來(lái),科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使觀察自然變得更加方便,對(duì)自然的模擬和模仿也更加準(zhǔn)確。日本鐵道集團(tuán)關(guān)森。當(dāng)火車告訴火車通過(guò)隧道時(shí),大氣壓力的相應(yīng)變化產(chǎn)生一個(gè)低頻波,它從隧道中擴(kuò)散出來(lái),在空氣中產(chǎn)生很大的噪音。噪音很大,甚至400米的居民也是如此。來(lái)自鐵路鐵軌的人會(huì)抱怨噪音。
中津英治既是工程師,也是鳥類科學(xué)家。輪到自然考慮是否有辦法處理空氣阻力的突然變化。他想到了翠鳥,它長(zhǎng)著扁平的喙,可以快速地從空氣中潛入水中,而不會(huì)引起太多的d。有鑒于此,英志中金對(duì)新干線500系列高速列車主軸箱進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),使其更長(zhǎng)、更平穩(wěn)。這種新的設(shè)計(jì)成功地降低了空氣阻力30%。
Nakatsu Eiji和新干線的故事是仿生學(xué)的經(jīng)典。目前,世界上許多的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),如哈佛、牛津、斯坦福大學(xué)和哥倫比亞大學(xué),都開設(shè)生物工程課程。專注于仿生和生物創(chuàng)新項(xiàng)目,如基于白蟻巢穴的通風(fēng)系統(tǒng)和類似于座頭鯨鰭的氣動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)。
但即使是相信仿生學(xué)可以解決最緊迫的人類問(wèn)題的專家,如缺水、人口過(guò)剩和氣候變化,也相信這一領(lǐng)域的科學(xué)仍處于起步階段。通過(guò)模仿翠鳥的喙,我們還不能完全模仿或復(fù)制許多生物現(xiàn)象。
紐約大學(xué)坦頓工程學(xué)院的教授毛里齊奧·波菲里指出,仿生學(xué)是理解自然和構(gòu)思工程設(shè)計(jì)的手段,而不是教條主義。他長(zhǎng)長(zhǎng)的天空,也受到特定環(huán)境和條件的限制。甚至連紐約大學(xué)的數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家、設(shè)計(jì)師雷夫·里斯特羅夫(Leif Ristroph)也承認(rèn),他不可能完全從鳥類或昆蟲身上復(fù)制機(jī)器人。他說(shuō),很清楚,鳥類啟發(fā)了獵戶座。GAIL設(shè)計(jì)的飛機(jī),但早期的設(shè)計(jì)與鳥揮舞的翅膀無(wú)關(guān)。
但是對(duì)于卡普來(lái)說(shuō),他并不意味著科學(xué)家可以直接復(fù)制自然。相反,卡普傾向于觀察解決問(wèn)題的方法,并深入改進(jìn)自然的設(shè)計(jì)。牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)系生物力學(xué)教授阿德里安·托馬斯(Adrian Thomas)說(shuō),仿生學(xué)的關(guān)鍵是分析這些易熔的自然解決方案,然后在現(xiàn)有工程的背景下使用這些原則。簡(jiǎn)單地復(fù)制自然原理是錯(cuò)誤的,因?yàn)槲覀兛梢杂酶玫墓こ滩牧媳扔米匀蛔龅酶谩?br>
雖然很少有研究實(shí)驗(yàn)室只在仿生學(xué)上運(yùn)行,但是Capp實(shí)驗(yàn)室并不是的一個(gè)。自2009年開始運(yùn)行的哈佛大學(xué)的懷斯生物啟蒙工程研究所,也是一個(gè)擁有375名全職員工的仿生工廠。一筆6億美元的贈(zèng)款和慈善基金。在過(guò)去的三年里,惠氏公司創(chuàng)建了15家初創(chuàng)企業(yè),擁有超過(guò)15000項(xiàng)專利,涵蓋了從醫(yī)療技術(shù)到機(jī)器人技術(shù)的一系列生物技術(shù)。它的產(chǎn)品包括自組織的微型機(jī)器人,可用于交通監(jiān)控,以及農(nóng)作物授粉,以及監(jiān)測(cè)嬰兒心肺功能的床墊,允許實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)嬰兒的呼吸。唐恩格爾(唐英伯)指出,卡普實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)發(fā)展出許多令人驚奇的東西。但是我們的研發(fā)速度更快,我們可以承擔(dān)更多的風(fēng)險(xiǎn),而且我們更有可能獲得技術(shù)上的成功。理論上和商業(yè)上。
但是卡普的目標(biāo)不是增加業(yè)務(wù)量。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室成立時(shí),卡普相信它可以使用仿生學(xué)來(lái)解決細(xì)胞遷移的問(wèn)題,細(xì)胞遷移與細(xì)胞在生物組織周圍的移動(dòng)有關(guān),從而幫助組織形成、傷口愈合和免疫應(yīng)答。同年,在一次生物醫(yī)學(xué)會(huì)議上,卡普被告知,他感興趣的就是演講中提到的壁虎磁帶。卡普說(shuō),每個(gè)人都在問(wèn)我有關(guān)新的醫(yī)療磁帶的事。所以我想,也許我應(yīng)該只關(guān)注醫(yī)療設(shè)備,這是一件令人興奮的事情。
2009年8月的晚上,卡普收到波士頓兒童醫(yī)院的心臟外科醫(yī)生佩德羅·德爾·尼多的一封電子郵件。佩德羅·德爾·尼多在先天性心臟病患者的心臟手術(shù)中遇到了一個(gè)難題,這使得心臟的孔很難密封。J del Nido試圖縫合心臟的縫隙,周圍的組織會(huì)撕裂。他在Kapp的論文中了解到壁虎膠帶,他想請(qǐng)Kapp幫助開發(fā)類似的產(chǎn)品來(lái)幫助治療他的年輕患者。
這給卡普帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。雖然家蜥蜴膠帶可以封住人體組織,如胃腸道,但它不能封住心臟。因?yàn)樾呐K不是靜止的,因?yàn)檠翰粩嗟亓鞒鲶w外,所以它的運(yùn)動(dòng)非常劇烈。任何粘合劑的強(qiáng)度都必須很大。嗯。起初,卡普想弄清楚手術(shù)膠是否能夠幫助解決佩德羅·德爾·尼多的問(wèn)題。手術(shù)膠能使手術(shù)傷口更快地粘合,尤其是當(dāng)手術(shù)膠比縫線更有效時(shí),不會(huì)損傷周圍的敏感組織。但現(xiàn)有的手術(shù)膠量很大。血液不能起到粘結(jié)作用,也不能與人體組織的運(yùn)動(dòng)粘結(jié)。此外,手術(shù)膠具有毒性副作用,在體內(nèi)釋放甲醛。粘結(jié)時(shí)間超過(guò)30分鐘。但對(duì)于外科醫(yī)生來(lái)說(shuō),病人躺在手術(shù)臺(tái)上的時(shí)間越短,手術(shù)成功率越高。
卡普告訴佩德羅·J·德爾·尼多他將開發(fā)一種新產(chǎn)品。但事實(shí)上,他不知道如何進(jìn)行。家用蜥蜴膠帶只是一個(gè)學(xué)術(shù)發(fā)明,而且已經(jīng)在老鼠身上進(jìn)行了試驗(yàn)。但是佩德羅·德爾·尼多需要的是一種用在人類心臟上的新產(chǎn)品。卡普意識(shí)到,如果他想要為了幫助佩德羅·J·德爾·尼多,他必須與那些把創(chuàng)造性想法轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的人進(jìn)行深入的交流。卡普指出,學(xué)術(shù)發(fā)明不能直接幫助病人,因?yàn)樗鼈兲珡?fù)雜了,不能以適當(dāng)?shù)某杀敬罅可a(chǎn)。所以實(shí)驗(yàn)室只是步。
卡普決定建立自己的企業(yè)家、風(fēng)險(xiǎn)資本家、專利律師、監(jiān)管者、顧問(wèn)和商業(yè)經(jīng)理人網(wǎng)絡(luò)。這些精英將指導(dǎo)卡普發(fā)明產(chǎn)品。在接下來(lái)的兩年里,卡普繼續(xù)與波士頓各地的風(fēng)力投機(jī)者會(huì)面,參與到活動(dòng)中。由當(dāng)?shù)芈蓭熓聞?wù)所和生物技術(shù)公司贊助的聯(lián)系。他飛遍全國(guó),向各種公司介紹他的發(fā)明。卡普說(shuō),我想做的是接觸更多的人,盡快把我的想法發(fā)給合適的人,然后付諸實(shí)施。
今年6月的早晨,我陪著卡普參觀了波士頓的新英格蘭水族館。和科學(xué)家打交道總是有點(diǎn)尷尬,但是卡普似乎更平易近人。他又高又瘦,留著薄薄的胡須,經(jīng)常用笑話來(lái)化解冗長(zhǎng)的科學(xué)解釋。他經(jīng)常如果我覺得無(wú)聊,打斷我。卡普也喜歡通過(guò)圖表來(lái)解釋他在說(shuō)什么。卡普實(shí)驗(yàn)室的研究人員謝爾曼告訴我,他是那種很少見的科學(xué)家,可以和任何人深入交流。卡普與高中生的談話與眾不同。SE與博士研究人員,從那些與其他醫(yī)生,但兩者都是令人愉快的理解。
卡普出生于安大略省Petersburg。當(dāng)他八歲的時(shí)候,他搬到了縣郊的一所房子里。這是他次住在郊區(qū),那里有一個(gè)水牛農(nóng)場(chǎng)和一個(gè)羊場(chǎng)。房子后面有一條小溪。卡普家的土地已經(jīng)擴(kuò)展到了森林的邊緣。卡普告訴我,我會(huì)在半夜醒來(lái),看到草地上狼的眼睛。
卡普喜歡到森林里去找蛇。稍微大一點(diǎn)兒,他會(huì)跑去捉青蛙。他還經(jīng)常在傍晚時(shí)分在路上看狐貍,或者聽到附近灰貓頭鷹的叫聲。卡普說(shuō),對(duì)于一個(gè)以前沒有自然印象的孩子來(lái)說(shuō),郊區(qū)的生活是一個(gè)很大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這就是一個(gè)我從來(lái)不知道的新世界。
在水族館里,Cap帶我去了一個(gè)巨大的熒光池,里面裝滿了獅鬃水母,是世界上更大的水母之一。它的身體就像一個(gè)鐘形的罩子,直徑高達(dá)8英尺,它的觸角完全伸展到100英尺。Karp指出,問(wèn)題往往是首先出現(xiàn)的,而不是解決方案。他看著獅子的鬃毛水母說(shuō):我們不是坐在水母前面,而是在想,‘我們能從這些水母身上開發(fā)出什么樣的醫(yī)療設(shè)備'但是我們有一個(gè)問(wèn)題需要解決,這些水母可能會(huì)幫助我們。
幾年前,Karp開始通過(guò)水母來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有的血液分析設(shè)備。這種血液分析設(shè)備主要用于檢測(cè)腫瘤手術(shù)后癌細(xì)胞是否轉(zhuǎn)移。該裝置類似于SIM卡大小的矩形芯片,底部填充可以附著在癌細(xì)胞上的抗體。血液流過(guò)裝置的頂部,在顯微鏡下可以觀察裝置內(nèi)部是否捕獲了癌細(xì)胞。
在早期,這種裝置的問(wèn)題在于血液樣本太快,離抗體底部太遠(yuǎn),無(wú)法檢測(cè)癌細(xì)胞的存在。后來(lái)改進(jìn)了裝置,縮短了裝置頂部和底部之間的距離,但血液樣本的流動(dòng)數(shù)量。通過(guò)該裝置的ING也被減少,并且的結(jié)果仍然不可用。
Karp想找到一種減緩血液中癌細(xì)胞并把它們附著到抗體上的方法。因此,Karp根據(jù)海蜇的觸角開發(fā)了一種基于DNA的觸角,而不是底部抗體。在早期的測(cè)試中,卡普發(fā)現(xiàn)他的新設(shè)計(jì)可以增加血液流量十倍,從而更準(zhǔn)確地檢測(cè)血液中的癌細(xì)胞。
2011年初,卡普請(qǐng)他的一個(gè)研究生瑪麗亞·佩雷爾幫他找到一種手術(shù)用膠水粘住佩德羅·德爾·尼多心臟手術(shù)中的孔的方法。佩雷拉說(shuō),我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題的定義是尋找一種無(wú)血的粘合劑,這種粘合劑易于實(shí)施,并且具有微創(chuàng)性。這可以很容易地被外科醫(yī)生應(yīng)用。
根據(jù)卡普的哲學(xué),帕雷拉開始在大自然中尋找解決辦法。在一次實(shí)驗(yàn)室會(huì)議上,她要求人們發(fā)郵件給大自然中潮濕生物的想法或照片。她收到了許多蛞蝓和蝸牛的照片。卡普說(shuō),我們開始思考當(dāng)蝸牛襲擊時(shí),蝸牛是如何粘在樹葉上的。為什么他們留下的痕跡不被雨水沖走那些分泌物是什么
,有人給卡普和帕雷拉發(fā)了一份關(guān)于沙蟲的研究論文的鏈接。這些沙蟲生活在加利福尼亞海岸的淺水區(qū)。它們分泌一種粘性物質(zhì)。沙蟲用這種粘性物質(zhì)把貝殼和沙子粘在一起,在水下筑巢。這種粘性物質(zhì)排斥水,確保它的巢能夠承受波浪的沖擊。
CAPP和Pereira開始設(shè)想一種可以結(jié)合器官、生物降解和不溶于血液和水的產(chǎn)品。
2013年,卡普在巴黎生物技術(shù)公司董事長(zhǎng)伯納德·吉利的幫助下共同創(chuàng)立了壁虎生物創(chuàng)新。帕雷拉后來(lái)成為該公司的研究主管。
接下來(lái),Parreira和Karp測(cè)試了各種膠水。每種膠水的粘度略有不同。有些膠水太薄而不能粘,有些膠水太粘,不能輕易地輸送到要粘結(jié)的組織上。而且,膠水粘附是不夠的。只有表面的組織,它必須滲透到組織內(nèi)形成牢固的粘結(jié)作用,以防止空氣或血液的滲透。這時(shí),卡普想到常春藤是如何附著在建筑物一側(cè)的。植物的根在建筑物上尋找裂縫并分泌一種粘性物質(zhì),將根向不同的方向分散。根開始螺旋上升,使植物處于較高的位置。Kapp指出,某些類型的手術(shù)膠與常春藤非常相似,因?yàn)樗梢詽B透到組織中。
此外,Capp和Pera還開發(fā)了一種筆狀裝置,它能夠從發(fā)光二極管發(fā)射可見光,發(fā)光二極管與粘合劑發(fā)生反應(yīng),外科醫(yī)生可以在使用外科膠水之后使用這種裝置來(lái)粘合粘合膠。
卡普首先在大鼠和豬身上測(cè)試了各種手術(shù)膠。最終產(chǎn)品的誕生完全是偶然的。最初卡普和佩雷拉在波士頓兒童醫(yī)院做了動(dòng)物實(shí)驗(yàn),在活老鼠的心臟上開了一個(gè)洞,然后測(cè)試了由固體膠t制成的補(bǔ)丁。O密封了這個(gè)洞,但是從孔里流出的血太多了,這使得卡普的LED光筆沒用了。
帕雷拉開始用液體膠水做實(shí)驗(yàn)。她把液體膠水涂抹在大鼠心臟的洞上,卡普用LED光筆跟著它。卡普指出效果已經(jīng)顯現(xiàn)。這種液體膠水排斥血液,血液完全粘附在毛孔上。我們完全封閉了洞而沒有這樣做。縫紉。六個(gè)月后,Kap Pereira檢查了老鼠,所有的東西都長(zhǎng)得很好。心臟上的膠水隨著毛孔的不斷愈合而降解。
去年春天,Karp在Zoobiquity的半正式學(xué)術(shù)會(huì)議上介紹了這種液體膠水。會(huì)后,一位名叫William Rosenblad的動(dòng)物醫(yī)生走近Cap,問(wèn)他是否愿意用外科膠水來(lái)治療牛頭犬。治療鼻-口瘺的方法,貓和狗的一種常見病,在嘴里造成一個(gè)大洞,通向鼻腔。卡普指出他看起來(lái)很急。他只是說(shuō):盡快給我液體膠。
一周后,羅森布萊德用這種膠水封住了小帕皮嘴上的洞。兩周后,羅森布萊德和卡普被跟蹤檢查了牛頭犬的嘴,發(fā)現(xiàn)膠水起作用了,洞也完全封住了。牛頭犬的主人非常興奮,卡普說(shuō)。他不斷重復(fù),你改變了我的生活。
3月,Gecko成功募集到2,250萬(wàn)英鎊后,開始在巴黎的四家醫(yī)院進(jìn)行外科膠水的臨床試驗(yàn)。Kapp對(duì)36名患者進(jìn)行了測(cè)試,其中大多數(shù)患者接受了血管重建,血管被切開以清潔或擴(kuò)張以允許更好的血流。外科醫(yī)生Jean Marc Alsac說(shuō),實(shí)驗(yàn)表明膠水止血迅速,病人在手術(shù)后三個(gè)月沒有不良反應(yīng)。
卡普計(jì)劃明年在美國(guó)各地進(jìn)行臨床試驗(yàn),他希望手術(shù)膠水將成為手術(shù)設(shè)備的重要組成部分,并可用于減少患者的時(shí)間和并發(fā)癥。卡普還希望這種膠水可以用于微創(chuàng)外科手術(shù)。Kapp指出,在人體組織中有太多的手術(shù)干預(yù),這種膠粘劑的粘附可以減少人體組織的干預(yù)。
這種膠水的普及也有助于提高仿生學(xué)在醫(yī)學(xué)技術(shù)中的地位和作用。卡普指出,其他人會(huì)試圖看到類似的成功故事。首先,我并沒有真正把仿生學(xué)當(dāng)作一種工具。這只是一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目,我沒有意識(shí)到這個(gè)方法有多強(qiáng)大。
今年夏天,當(dāng)我去巴黎壁虎總部時(shí),我提到了這種液體膠水的工作原理。Parreira用注射器抽出一點(diǎn)膠水,那是一種粘稠的黃色液體。她說(shuō),人體內(nèi)有SSEL。她用一根細(xì)金屬棒把膠水涂在橡膠表面上,然后拿起一支LED光筆,照了五秒鐘。帕雷拉把橡膠遞給我,在這里摸了摸。
膠水在橡膠表面形成了柔軟的涂層。我玩了一會(huì)兒,問(wèn)帕雷拉能不能把這種膠水涂在自己身上。帕雷拉笑著搖了搖頭。你仍然需要等待。
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