“三角形、方形、圆形，你要的人工组织结构未来可以按需定制”

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科技日报记者李丽云通讯员衣晓峰

在地球生物进化的过程中，最原始的单细胞生物是如何进化成多细胞生物，进化成具有组织和器官的高等生物，科学家们正在用各种方法阐明答案，利用人工组织是其研究之路。

近日，哈尔滨工业大学化工与化学学院韩晓军教授和团队成员李庆川、李书彬等在国际知名杂志《自然通讯》上发表论文。 小组利用程序磁控方法，构建了形状可控的人工组织，为研究多细胞生物的进化提供了宝贵的模型。 该医务人员结合的学术成果设计新颖，在合成生物学、组织工程、生物医学工程等行业，以及修复受损机体、筛选抗癌药物、深入探讨恶性肿瘤形成机制等方面有着广阔的应用前景。

“类细胞”被选择为巨大磷脂囊泡

在地球生命进化的过程中，组织和器官由配置在特定空之间的细胞组成，以整体行动执行比单细胞更高级的生物学功能，是生物多样化形成的重要因素。 韩晓军介绍说，开展基于人工细胞的组织构建研究，可以为人类打开了解多细胞生物内部世界之谜的“一扇窗”，为设计和构建能够嵌入体内的人工组织奠定理论基础。

目前国内外实验室已将脂质体、聚合物、油包水液滴等“类细胞”结构用于人工组织的制备，但目前许多组织样结构为一些“类细胞”结构的非晶凝聚体。 巨大磷脂囊泡是细胞的理想模型，已被证实将大量巨大磷脂囊泡组装成空间编码的类组织结构模仿自然组织，科学家们的努力多年来一直没有实现。

组装成各种形态的类组织结构

韩晓军解释说:“组织、器官、系统的形成，都是基于细胞的分裂、分化、生长，只有分化成专业的细胞和器官，生命活动才能更有效率地进行。” 不仅如此，多细胞的优势还体现在对突发事件的抵抗力上。 这和原始部落中人们群居生活的情况类似。 面对野兽时，部落中其他人丢了单张后，必然逃不出被杀的命运。

韩晓军团队在研究中用高渗和低渗透溶液模拟“野兽”的作用，对单细胞和多细胞组成的人工组织展开“袭击”，发现单细胞迅速破裂，受到损害。 多细胞打造成的人工组织坚固，稳定性如岩石。 这种现象暗示了多细胞聚集的组织集团所表现出的强大的集体力量。

磁阿基米德效应通过引入顺磁性介质增强抗磁力作用，可以使抗磁性物质移动到局部磁场最弱的区域。 韩晓军团队借鉴这个原理，首先在不锈钢网内部调节网格形状、网格距离等，将巨大的磷脂囊泡用作人工细胞，具有配置在特定空之间的各种组织形态，呈三角形、方形、圆形，甚至 通过控制外加磁场在空之间的位置、时间顺序，精确控制多个人工细胞在空之间的序列，呈现出各种形态的类组织结构。

“定制”功能多，有望获得复杂的移植性器官

除了有助于了解生命的起源外，对这种多细胞人工组织的研究，也有助于维持人类健康。 目前，随着人们生活水平的提高，暴饮暴食、吸烟饮酒、工作压力增加、日常生活规律严重紊乱等不良习性层出不穷，对人体健康造成了极大的危害。 例如，医院在疾病晚期等待心脏、肝、肾、大小肠等脏器更换的危重患者数量巨大，但器官移植供者非常缺乏，手术风险巨大，预后效果难以预料。

构筑体外人工组织，赋予生命活力，有望在临床可移植的人工脏器的制造上迈出一大步。 在不久的将来，将具有多种复杂功能的“定制”内脏器官和代替实际内脏器官的器官移植到人体内，从根本上突破内脏器官不足的“瓶颈”。 韩晓军团队在研究中混合两种人工细胞“构建”成人工组织，其中一个人工细胞内部通过生化反应生成的产物，扩散到另一个细胞内部，引起生化“相互作用”，得到具有信号传递功能的人工组织。 这让科学家期待制造功能更多、复杂的人工组织“梦想成真”。

韩晓军教授指出，人工组织的制作和功能模拟取得了初步进展，但合成离真正具有自主功能的人工器官还有很长的路要走，需要根据现有的科学研究结果，向更杂、更精细、更接近生物功能的方向靠拢。