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成人干细胞的功能为更新组织，而人体每一种细胞都有相应的干细胞负责生成细胞。生成造骨细胞的干细胞称为间质干细胞。赛法利恩教授的研究团队做出支架后，把病人骨髓内取出的间质干细胞植入支架，再放入生物反应器中。随后干细胞转变成数种不同的细胞，开始建造软骨和其他结构，形成一个自我维持的活体细胞环境，并溶解细胞周围的支架，最后会留下一个全新的气管。
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这项技术的一大优点在于植入物完全由病人自己的细胞制成，一旦植入就自然成为身体的一部分，病人完全不需要服用副作用强烈的免疫抑制剂来防止身体排斥植入物。免疫抑制剂会压制免疫系统以保护植入物，使得病人可能受到寄生虫的攻击和各种感染。然而，人工气管若要正常作用，身体必须输血给它，而目前还不清楚人体是否能建立足够的供血管道。此外，人工气管内的细胞生态必须维持稳定，气管才不会变形，病人才能正常呼吸。而消毒是另一个问题。支架使用的聚合物非常脆弱，无法承受传统的高温消毒。虽然有这些难题，研究人员还是于2011年7月7日完成了人类历史上首次的病人自体干细胞培植气管移植。
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这项技术的成功加速了新一代支架材料的研发。人工气管必须能吸气、呼气，并得到血液供应才能维持长久，但它还不是人体内的调节器官。科学家接下来的挑战是培养肝、肾甚至心脏。目前人体的这些主要器官一旦衰竭，就必须靠器官移植才能恢复健康。但器官移植得仰赖捐赠，而且必须匹配，移植后还得终生服药以防器官排斥。不过由于器官移植通常是病人重拾健康与独立的唯一希望，使得捐赠的器官往往供不应求。
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赛法利恩教授研究团队研发的气管支架，在移植前先植入了干细胞
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器官长期短缺造成了三个后果：首先，肝或肾坏死的病人需要长期照护，不仅费用庞大，还会让他们无法自主生活。其次，许多患者往往等不到合适的心脏就过世了。最后，器官黑市交易越来越猖獗，更多穷人（尤其是发展中国家的穷人）被迫出售器官。不少调查都证实确有此事。最新一份来自美国密歇根州立大学的报告，记载了33个孟加拉人出售肾脏却没拿到钱，还因为手术赔上了身体健康。通常这些穷人会搭机前往器官接受者所在的国家，在私人医院摘除器官，然后立刻进行移植。据称，一枚肾脏的平均价格是1200美元。
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除非找到方法取代器官移植，否则这些问题永远无法解决。生物材料支架组织工程是眼下最具前景的替代方案，但显然还有许多难关要克服。这些主要器官结构复杂，往往具有多种细胞，互相协调执行器官功能。以肝和肾为例，人工肝肾不仅要有血液供应，还必须联结大动脉。人工心脏需求最急迫，因为人体只有一颗心脏，失去作用的话，人一定会死。目前已有数种人工心脏面世，但使用者最长只存活了一年。
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3D打印应该会在人工器官制造技术上扮演重要角色。目前3D打印已经广泛用于制造植牙，并于2012年为一位83岁的老妇人制作了一副人工下颚。虽然这副颚骨由钛制成，不过打印支架材料再植入细胞，让细胞长成病人自己的骨骼，很快就会变为可能。
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人体主要器官的重建步骤似乎都到位了，等我到了98岁时，或许换了一颗新的心脏、几个人工器官和新关节，让我依然健康有活力，看来也不是不可能的事。但我能像奥斯丁一样，变得“更好、更快、更强”吗？
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使用3D打印制造的人工下颚
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544711]
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 无法克服老化
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现在还很难说，但答案可能是否定的。因为老化不是由于细胞老了，而是因为制造细胞的系统退化了。老化就像以讹传讹，下一代细胞无法重建上一代遗传下来的结构，使得错误和瑕疵有机可乘。我的肌肤老化不是因为肌肤细胞43岁了，完全不是。成人干细胞会一直生成新的细胞取代旧的细胞。肌肤老化是因为肌肤结构会出现错误和瑕疵，传递给下一代细胞，使皮肤开始出现斑点、皱纹并变薄。这些劣化会代代延续下去。
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心血管系统也是一样。英国有将近三分之一的人死于循环系统疾病，是最主要的死因。换句话说，我很可能死于心脏病或中风。心血管系统包含心脏、肺、动脉和静脉，它让身体得以运作，而心脏病和中风基本上就是心血管系统衰竭。虽然外科医生已经很懂得修补心血管系统，让出错的部位重新运作，甚至借助器官（或植入物）移植来更换部分系统，依然改变不了心血管系统非常操劳的事实。98岁的心血管系统就算修好了，也还是98岁的，只会越来越常出状况，但置换整个血管系统在短期内还是不可能的任务。
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总之，虽然培养与置换人体组织和器官越来越有成效，不同器官和数千个身体运作所需的系统间互动，还是会不断产生瑕疵，降低组织和器官的表现。换句话说，我们还是会变老。
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合成植入物是大胆的创举，能解决人体组织或器官过早耗竭的问题，但它无法解决死亡的问题（如果我们认为死是问题的话），而只能改善生活。科学家目前已经开发出机械义肢来取代手术切除的四肢。这些电子机械装置能接收大脑向四肢发出的脉冲并转译成握紧或抬脚等信号，让义肢进行动作。同样的技术也用来帮助颈部以下瘫痪的人，让他们能操控机械义肢，获得一定程度的独立自主。这些技术虽然是为了残障或瘫痪人士设计的，不过也可以用来帮助因为老化而失去活动力的长者。
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这类技术提供了一种不同于组织工程的未来：一个生物神经机械的世界。在这个世界里，我们的身体活动将越来越仰赖合成电子元件，我们跟世界的实体联结也是如此。这就是“无敌金刚零零九”所想象的技术，让奥斯丁变得“更好、更快、更强”。电视剧说这项技术需要六百万美元，换算成现在的美金是三千五百万元。虽然金额是虚构的，却点出了长生科技的致命伤──价格惊人。想维持健壮到100岁得花上一大笔钱。谁愿意付这么多钱？这会成为奢侈品吗？只有富人到了98岁还可以打网球，其他人只能坐轮椅吗？还是这项技术只会让我们的退休年龄延后，要一直工作到八九十岁？我比较喜欢第二种未来。但若费用真的是三千五百万美元左右，那我们大多数人就算工作再多年也负担不起。
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我很可能会活到98岁。到时我到底是会身高缩水一半，跟我外公一样得靠拐杖才能慢慢前进，还是能跟孙子玩网球和足球，不仅得看尖端生物材料研究的进展，也得看药物的价钱消长。但我衷心希望我和哥哥多年前齐声高唱的那句歌词“我们能改造他，让他更好、更快、更强”会成真。我想长生不死我应该还应付得来。
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 [:1700544712]
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迷人的材料：10种改变世界的神奇物质和它们背后的科学故事 后记 材料科学之美
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