生物性人造器官是什么技术

1. 科普知识：人造器官

视频简介 人造器官在生物材料医学上是指能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料;或者说是具有天然器官组织的功能或天然器官部件功能的材料。

人造器官主要包括机械性人造器官、半机械性半生物性人造器官和生物性人造器官。前两种人造器官和异体人造器官，移植后会让患者产生排斥反应，因此科学家最终的目标是患者都能用上自体人造器官。而他们也正在向着这一个目标前进。

科普知识：人造器官

2. 人工器官的作用主要是什么两个方面

人工器官是生物医学工程专业中一门新的学科。它主要研究模拟人体器官的结构和功能，用人工材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置。当人体器官病损而用常规方法不能医治时，有可能给病人使用一个人工制造的器官来取代或部分取代病损的自然器官，补偿或修复或辅助其功能。它是暂时或永久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。使用较广泛的有：①人工肺（氧合器）模拟肺进行O2与CO2交换的装置，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血；②人工心脏（血泵）。代替心脏排血功能的装置，结构与泵相似，能驱动血流克服阻力沿单向流动。人工心脏与人工肺合称人工心肺机，于1953年首次用于人体，主要适用于复杂的心脏手术；③人工肾（血液透析器）。模拟肾脏排泄功能的体外装置，1945年开始

用于临床。人工肾由透析器及透析液组成，透析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、葡萄糖、水及其他代谢废物（如尿素）等通过，血细胞、血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。主要应用于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒等。

3. 目前医学上人体都有哪些部位可以安装人工器官

（耳赵190921）在耳科方面有两种常用的人工器官，一种是人工听骨，另一种是人工耳蜗。

相比人工耳蜗，人工听骨的结构比较简单，是仿造人体的听骨而制作，能部分或全部替代被损害的自体听骨，弥补中耳传声功能的损失。人工听骨适用于听骨链损坏，但内耳功能正常的患者。

人工耳蜗则是一套复杂的电子设备，通过手术的方式植入内耳，将外界的声音直接转换为电信号传递给听神经。人工耳蜗适合耳蜗功能损坏，但听神经功能尚存的患者。

前面提到的两种耳科的人工器官技术已比较成熟，目前制约其发展主要因素是能熟练操作的医生有限以及价格昂贵。除此以外，听觉脑干植是比人工耳蜗更进一步的技术，可以将助听装置直接和脑干的听觉中枢相连，目前在国内已实现是人体操作的成功，但仍需经验的积累。

目前心脏、肾脏、肝脏都可以利用“ 人造器官 ”，但都是作为临时的保命手段，以等待获得配型合适的捐献器官，如果要保证患者有较高的生活质量，最好还是用人类器官。

人体看起来是个整体，但实际上现代人类的医疗技术已经可以保证人体在缺少大部分器官的情况下依然能够存活一段时间，只不过要靠外设的设备替代人体原有功能，会严重影响患者的生活质量。人体有些器官在发育早期较为重要，在成年后功能性降低，如胆囊、脾脏等器官，前者主要是储存胆汁，但胆汁直接流进肠道也可以，后者在人幼年时有造血、免疫等功能，成年后也还有部分保留，但是造血等重要功能则是靠扁骨中的骨髓，这些器官如果有反复发作的疾病，摘除之治疗是重要的手段，所以在一些疾病中，通常就是直接摘除一了百了，还有胃、肠、肝，在切除部分乃至大部分之后，人可以靠着残存的器官代偿，对人体的影响有大有小。

人工器官或者组织现在已经有很多种了，对于人体功能相对不是很重要的组织如股骨头、半月板等都可以直接置换人工材料制造的替代物，还有利用生物材料如猪的角膜或者心脏瓣膜制造人工角膜或瓣膜，移植人体内后发生免疫排斥的几率更低，而且能够相当好地替代原有组织的功能，用个十来年不成问题，这在临床上已经有较为广泛的应用，这类组织的替代性比较高。

人造器官的研究在1950年代就已经开始了，目前还没有一款能够真正替代人体原有器官的人造器官，人工心脏说白了就是一个泵，代替心脏推动血液在全身循环；肝脏和肾脏在人体内的主要作用是代谢，使人体内环境保持稳定，人工肾脏人工肝脏多是用外设设备定期地清除血液中的代谢废物，原有器官的内分泌等功能，可以靠器官残留组织液可以靠注射或者输入药物，也就是血液透析，透析设备笨重庞大又比较贵，只能定期去医院做。这类人造器官的主要作用是代替人体原有器官的部分功能，为某些疾病的患者争取足够长的时间，以等待配型合适的器官，这些设备的应用虽然可以保命，但是会使患者的生活质量严重受到影响。

长远看来可能还是用生物物质制造的人工器官应用范围更广，有希望完全替代人体原有器官。目前干细胞研究中，部分目的是利用干细胞的多项分化能力，培育人体组织或者器官，达到治疗疾病的目的，还有很长的路要走。

现在的医学已经取得了巨大的进步，很多我们以前根本无法治疗的疾病，现在都能够通过人工器官来治疗。

1.现在使用最多，应用最广泛，技术最成熟的就是人工关节

人工关节的出现，为很多髋关节坏死的病人带来了福音。过去很多人，因为股骨头坏死，残疾在床，现在有了人工髋关节，让他们重新能够行走。

2.人工心脏

人工心脏，解决了心脏移植供体不足的问题。心脏就是一个不停歇的水泵，把血液泵到全身各个器官。但是，心脏也是非常复杂的一个器官。我国目前在人造心脏上取得了很大的进步，居于世界先进地位。

3.人工手臂

这是黑 科技 ，通过向大脑植入感应器，通过脑电活动，控制机械手臂。这为瘫痪的患者带来了福音。现在这项技术还没有完全推广开，不过，在实验中，机械手臂已经可以操作鼠标，完成非常精细的活动。

4.人工胰岛

相当于植入身体的一个胰岛素泵，能够更具人体的血糖，自动调节胰岛素的注射量，从而控制人体的血糖

以前由于 社会 的动荡不安，战争，疾病等因素的原因，造成人们身体上器官的损伤，加上 科技 医疗水平的落后，致使人们疾病，器官损伤不能得到很好的治疗。但进入新世纪以来，随着科学技术的不断发展，人们医疗水平的不断进步，那些困扰人们的疾病以及器官的损伤都可以得到很好的治疗。这就不得不提到人工器官。

人工器官就是科学家通过模拟人类器官的结构和功能，利用特殊的人工材料制成的人工器官来代替人类本身的损伤器官来进行工作。其实现在已经有了很多人工器官，我们介绍几种比较常见的人工器官。

1.假牙

假牙是我们最常见的人工器官了，大多数中老年人或多或少都镶嵌了几颗假牙。由于随着年龄的增大，人体部分器官也会随着年龄退化，牙齿也会逐渐脱落，对咀嚼食物就会受到影响。那么镶嵌假牙就非常有必要。假牙一般是用树脂，陶瓷，金属制成。

2.假肢

假肢也就是我们说的假腿，假手臂。由于受到不同因素的事故，造成人员肢体受到伤害无法恢复，变成残疾人。安装上假肢，假肢通过本身气动装置，液压装置或者是弹簧装置来辅助残疾人士进行活动。现在假肢一般是用钛合金或碳素纤维制成的。

3.助听器

助听器是帮助有听力障碍的人将声音放大来获取声音的。安装在耳朵上，就像我们常见的耳机一样。它是由声音振动信号转变成电信号，经放大器将声音放大再传到人耳里。

其实还有很多人工器官，现在好像除了大脑外，人类的各个器官都可以通过人工器官来代替。只是有的人工器官，如人工心脏，人工肝脏在移植中技术还不成熟，还在不断的尝试中。随着 科技 的发展，人类的身体可能会更机械化。

除了颅骨内的暂时还是上帝接管，其他都在突破中，包括内脏器官，血管，骨骼，但成熟的可以达到人体生物性能的应该都没有，即使是技术相对成熟的牙齿种植结果也没有上帝造的性能更好。

人造器官有三种，分别是机械性人造器官、半机械性人造器官和生物性人造器官。

目前，体的心脏、肺皮肤、肾、肝等等大多数部位都可以用人工器官代替。但能够长时间代替病安装入体内的只有人工心脏。

在人体器官病变之后，需要用新的器官来代替，这时候就可以移植活体器官，但是活体器官来源稀少，容易产生排异，现代医学发现活体器官移植可能会对人体产生伤害。而人造器官就很大程度上缓解了这种局面。

机械性人造器官是完全用没有生物活性的高分子材料仿造一个器官，并借助电池作为器官的动力。目前，日本科学家已利用纳米技术研制出人造皮肤和人造血管。

半机械性半生物性人造器官是将电子技术与生物技术结合起来。在德国，已经有8位肝功能衰竭的患者接受了人造肝脏的移植，这种人造肝脏将人体活组织、人造组织、芯片和微型马达奇妙地组合在一起。预计在今后十年内，这种仿生器官将得到广泛应用。

生物性人造器官则是利用动物身上的细胞或组织，“制造”出一些具有生物活性的器官或组织。生物性人造器官又分为异体人造器官和自体人造器官。比如，在猪、老鼠、狗等身上培育人体器官的试验已经获得成功；而自体人造器官是利用患者自身的细胞或组织来培育人体器官。

前两种人造器官和异体人造器官，移植后会让患者产生排斥反应，因此科学家最终的目标是患者都能用上自体人造器官。

4. 什么是“人体器官再造”技术

不少企业都看好“人体器官再造”的市场前景。有人估计，这个行业发展预期的产值将达到数万亿美元。目前，研究和从事“人体器官再造”的机构，基本上都不依赖政府的资助，独立地通过实验室来培育可再生的骨骼、软骨、血管和皮肤以及胚胎期的胎儿神经组织，并进而通过实验规划研制人体的肝脏、胰脏、乳房、心脏、耳朵和手指等。美国马萨诸塞州的器官培育公司，采用婴儿的一些包皮组织，培育出面积很大的活皮肤，经过处理，截成合适的形态后可以移植给任何人，包括用于治疗老年人常见的腿部溃疡，这种活皮肤移植，不用担心出现排异反应或留下疤痕。这家公司下一步将培育用于修补尿道、修复膝盖的软骨组织以及研制更换胫骨的方法。 就目前的市场价值而言，“人体器官再造”已经成为一个大型产业。一个价值800亿美元的“人体再生组织市场”已经形成。据资料显示，美国每年用于治疗器官衰竭和组织缺损者的费用超过4000万美元，但是仍有数以十万计的人因无器官可移植而死去。 从20世纪90年代初以来，各种类型的人体器官和组织培育公司的开发目标都是“用生物工艺学再造人体”，即去除不再需要保留的衰竭器官和老化细胞、有缺损的组织，以健康的组织和细胞予以替换。 据研究者介绍，“人体器官再造”的技术在不断地走向成熟。将来，就连最复杂的器官也将成为医疗商品。再造人体器官与组织所创造的初步成果，已被美国医学界公认为“临床医学发生的突破性进展”，它所展示的广阔前景是“医学上的一场深刻变革”。从人类学和社会学的意义预测，它有可能成为人类自身永葆青春的一条有效途径。 “人体器官再造”技术，有可能延伸“健康”的定义。传统意义上的“健康”，就是指人体的“生理机能正常，没有缺陷和疾病”。当“人体器官再造”以及“基因工程”广泛普及之后，“健康”的定义可能无限延伸。 或许有一天，“健康”包括了人的某些理想。现在，有的人为身材太矮发愁，有的人为身体肥胖担忧，有的人希望长寿，还有的人害怕疾病折磨等。而“人体器官再造”有可能依据个人的理想来“定制”你的人体组织与器官，使“希望”身体健康，自然发展成“一定能”身体健康。 或许有一天，“健康”也包括人的外貌。我们的子孙后代，可以通过胚胎的基因分析，预见孩子的长相，然后根据父母对其外貌的“期望”进行加工，使之“完善”。 或许有一天，“健康”还包括心理因素和精神因素。在高度竞争的社会环境下，不少人的人格特征发生了严重扭曲，或者喜怒无常，或者自私冷酷，或者目光短浅等。这些都不利于人类的健康发展。“人体器官再造”可以通过对人类基因的调整或者改造，使“下一代”的心理更健康，精神保持正常状态。 或许有一天，“健康”是可以“先天”调节的。在今天，大部分的人对于自己的身体“知之不多”，不知道自己有没有得病，不知道是什么时候得的病，更不知道自己什么时候死。“人体器官再造”技术的高度发展，使人类对自己本身的“生老病死”有比较清楚的了解，并且可以主动进行调节。 “人体器官再造”技术是一门尖端科学。20世纪60年代初，前苏联科学家在世界上首次成功地进行了狗的“全头移植”手术，引起了全球的轰动。2年后，美国科学家将换头技术推进了一大步，成功地进行了“动物异种换头”，把一只小狗的脑袋搬到了一只猴子的脖子上。这绝对是一个伟大的成就，因为当时几乎全球所有的医学家都认为，由于机体强烈的排异反应，“异种移头”是不可能的。 当“人体器官再造”的技术发展到一定程度的时候，制造“人工生物”就会非常简单，只要将若干元素加在一起，测试、操纵、复制，人工制作的“新型生物”就可以出现在眼前。 美国20世纪90年代出台的“人类基因组解读计划”，被认为是生命科学的第一个超级大计划，在规模上，足以和太空探险、制造原子弹和登陆月球等“工程”相媲美。基因革命的意义是，它彻底摇撼了生命的根基，使人类生活在一个植物、动物都可以复制的世界；而“人类基因组解读计划”如能成功，则预示着人类可以面对一个“人工繁殖”的世界。人们可以根据希望和需要，随意生出“理想的孩子”。未来的成人们，有可能成为一种“试管市民”，这将赋予“人体器官再造”以全新的意义。

5. 高中生物，克隆器官是利用什么原理

原理应该是细胞基因的选择性表达，没有包括细胞的全能性，因为没有产生新个体。至于克隆器官所运用的技术是核移植技术。

克隆生物个体的过程这样的：高度分化的体细胞（不再具有分化能力）——将细胞核转移到去核卵细胞中（恢复分化能力）——分化产生一个个体.这里的分化是不定向的,可以分化为生物的各个器官和组织。

器官克隆：将体细胞（不具分化能力）——诱导产生干细胞（具有分化能力）——人工干预让他定向分化,产生特定器官和组织。

6. 人造器官是什么

一些绝症病人往往需要更换器官才能重获生存的机会，可是医院的器官存量甚少，不仅供不应求，而且价格昂贵。人们不断研究制造的人体器官的可替代品就叫人造器官。如人造心脏，人造肺，已经取得长足的进步，近代还力求以克隆技术来再生人体器官。
造器官主要有三种：机械性人造器官、半机械性半生物性人造器官、生物性人造器官。
机械性人造器官是完全用没有生物活性的高分子材料仿造一个器官，并借助电池作为器官的动力。目前，日本科学家已利用纳米技术研制出人造皮肤和血管。
半机械性半生物性人造器官将电子技术与生物技术结合起来。在德国，已经有8位肝功能衰竭的患者接受了人造肝脏的移植，这种人造肝脏将人体活组织、人造组织、芯片和微型马达奇妙地组合在一起。预计在今后十年内，这种仿生器官将得到广泛应用。
生物性人造器官则是利用动物身上的细胞或组织，“制造”出一些具有生物活性的器官或组织。生物性人造器官又分为异体人造器官和自体人造器官。比如，在猪、老鼠、狗等身上培育人体器官的试验已经获得成功；而自体人造器官是利用患者自身的细胞或组织来培育人体器官。

7. 人造组织器官生物技术的现状是怎么样的

迄今为止，人体的器官已经基本都能够制造成功并应用到人体，唯独肌肉没有做到这一步。
目前还需要解决以下问题：首先，由于科学家对再生过程中的基础生物学理解不够充分，因此还不能生产特别理想的人造器官;其次，如何获得可靠的组织细胞来源，并使它们能够在体外大量快速繁殖增长;第三，目前还缺乏理想的仿生材料用以制造人造器官支架，这些材料要求可被人体吸收，降解后对人体无害，且对组织和器官不留任何后遗症。

8. 人造器官的事例

从人造子宫到人造心脏，从人造骨头到再生肢体……一组不可思议的科学奇迹。 Hung-ChingLiu博士是美国康奈尔大学生殖医学和不育症研究中心的负责人。从2001年起，她的实验室开始以取自人体子宫内膜的细胞为基础。
培养单片人体组织。最初的细胞是由不育症患者捐赠的。人造子宫是试管授精研究带来的一个副产品，研究它的目的同样是为了帮助那些不育夫妇。认为她们小组将在5～10年内培育出活的老鼠子宫，而人体子宫还要等上更长的时间。 06年11月英国科学家研制出一个完全模仿人体消化过程的高科技机械，这个由塑料和金属制成的装置是由英国某个食物研究所的MartinWickham博士和同伴研制出来的。它经得起胃里的酸和酶的腐蚀，而且最终可能有助于科研人员开发出超级营养品。
人造胃由上下两部分组成，想一个巨型计算机。其上半部分是一个带有蓝色漏斗的圆筒容器，食物被倒入容器内。这里是食物、胃酸和消化酶混合的地方。一旦这一过程完成，食物就会在下面一条银制管子里被碾碎。这条管子装在一个透明盒子里。在我们真正的胃里，食物随后将被人体吸收。其中食物在胃里某个特定部位停留时间的长短、在不同阶段的激素反应等等，都是由电脑完成的。 到目前为止，许多科学家已从生物高分子材料或合成高分子材料中制造出了一二十种人造皮肤。他们把这些材料纺织成带微细孔眼的皮片，上面还盖着一层层薄薄的、模仿“表皮”的制品。
南加利福尼亚大学研制的仿生眼项目——人造视网膜。旨在开发一种可以帮助因衰老或疾病导致视网膜受损的人恢复视力的人造视网膜技术，他们已经在志愿者身上对植入式微型摄像头进行了早期的人体试验。
志愿者们佩戴着安装有数字摄像头的太阳镜，视网膜上安装了分布有电极的含银硅脂，数字摄像头将拍摄到的图像以无线的方式传送到硅脂上的16个电极上，电极产生的信号刺激视网膜上的神经细胞，就使盲人“看到”了图像。
现在他们预计将来09年投入商业化生产，使更多的人获得光明的同时，也使科学家有足够的经费进行下一步的研究。 1966年，这两位科学家把一些小鼠放入一桶液体中，并将小鼠完全浸没在液面下。按说小鼠应该在数分钟之内死亡，但它们却活了好几个小时。桶中的液体含有碳化氟和水，碳化氟分子同水中的氧气结合，并进入小鼠的血液内。
第二年，另一位美国人Henry给几只兔子注射了含有碳化氟和蛋清的混合物。他发现如果这种混合物不超过血液总量的三分之一，兔子就能够成活。
第一位接受人造血的是日本科学家内藤良知。1979年，他给自己注射200毫升人造血。如今，医生已经有多种不同配方的人造血供急救用。1980年6月，我国第一次将自己研制的人造血应用于临床，这一年就有14个病人获得满意的结果。
人造血管(Artificial Bloodvessels)
来自日本北海道大学的科学家们利用从鲑鱼皮中提取的胶原制造全球首例人造血管。日本科学家们还成功利用此人造血管取代老鼠的动脉血管。专家家们称利用鲑鱼皮制造出来的人造血管一点也不逊色于真正的血管。
然而，北海道大学的研究人员强调称，利用鲑鱼皮制造人造血管还存在着一个重要的问题需要去解决，那就是利用鲑鱼皮胶原制造出的人造血管热稳定性较差。它的稳定还有待科学家们进一步研究。 美国的科学家日前称，他们最近成功地研制出一种新型的人造肌肉，这种人造肌肉不仅可以自我修复，而且还可以在运动收缩过程中产生电力，这些电力未来甚至可以为你的手机或者MP3播放器充电。
人造肌肉可自我修复并发电
在最新一期出版的《先进材料》杂志上，美国加州大学的科学家裴齐冰教授公布了他们的这一最新研究成果。作为此次研究的发起人，裴齐冰教授说：“我们已经制造出了一块人造肌肉，它会在通电后膨胀(超过200%)，在运动和能量方面都与人类肌肉非常相似。”尽管人造肌肉已经出现数年了，但是有些人造肌肉因为非常体积大而撕裂，产生不平衡的膜厚度和不规则粒子，从而导致肌肉失灵。研究人员们使用了普遍存在的、柔韧灵活的碳纳米管作为电极，以取代其它含金属的膜，因为后者常常在反复使用后出现故障。如果某个碳纳米管区域失效了，其周围的区域会变为绝缘而自行闭合，以防止故障波及其它区域。
裴齐冰教授说：“在我们对这个新设备进行的长期测试中，实际的材料经历了许多事件却仍然能工作。”裴教授所说的“事件”指的是，他们用销钉对人造肌肉进行扎刺，在这种情况下，其它的人造肌肉会失效，而他们的肌肉模型仍能保持运行。此外，这种自我愈合的肌肉还是高效能的。裴教授说：“它能保存70%你输给它的能量。”由于这种材料会在膨胀后收缩，碳纳米管的重新排列会产生一小股电流，这种电流可被用作另一膨胀的能量或被储存在电池中。日本的科学家们利用这一理念从海浪中提取能量为电池充电。其他科学家们推测，这种人造肌肉将可被用来捕获风能。内华达大学雷诺校区的材料科学家金光说：“他将这些碳纳米管放在一起的方法真的非常有创意。一些人想利用它来为电池充电。”
能与真人肌肉相媲美
研究人员们表示，他们发明的这种人造肌肉伸缩性已能和人的肌肉相媲美，且伸缩性由材料自身性能决定，无需马达、齿轮等复杂装置，体积小、重量轻。研究人员称，他们最新研发的两种人造肌肉性能均非常突出，同时具备燃料电池和肌肉的功能。其中一种人造肌肉采用了含催化剂的碳纳米管电极，可作为燃料电池的电极将化学能转化为电能，也可作为超级电容器的电极来储存电能，还可作肌肉电极将电能再转化为机械能。另外一种人造肌肉也是目前最强健的肌肉，是通过混合燃料和空气中的氧气发生催化反应，将化学能转化成为热能，升高的温度可使制造肌肉的具有形状记忆功能的金属材料用力收缩，冷却后肌肉随之膨胀放松。由于这种燃料电池肌肉所使用的外层涂有纳米颗粒催化剂的形状记忆金属导线，可在市场上买到，这使得它尤其容易在自动装置中得到应用。
人造肌肉又叫电活性聚合物，是一种新型智能高分子材料，它能够在外加电场的作用下，通过材料内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀，和生物肌肉十分相似。在生物材料医学上，人造器官是指能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料，或者说是具有天然器官组织的功能或天然器官部件功能的材料。根据制造器官使用的材料以及其功能，科学将人造器官分为三种：机械性人造器官、半机械性半生物性人造器官、生物性人造器官。其中，前两类型种的人造器官移植后会让患者产生排斥反应，对受体来说，最为感觉舒适无副作用的是最后一种也就是生物性人造器官。
未来应用前景广阔
人造肌肉具有广阔的应用前景。这种材料做成的人造肌肉能像人类肌肉纤维一样收缩和伸展，并改变胳膊长短。利用人造肌肉收缩和伸展的特性，一旦提供的能量足够，用这些肌肉作成的装置就能够完成跳跃、爬山甚至长途旅行等活动，从而能够做成更像人类的机器人、更轻便灵巧的人造假肢以及塑料心脏或心脏隔膜等与人类器官收缩一致的人造器官。科学家还希望将这些人造肌肉材料用在其他方面，比如用来制作微型阀门、柔软的扬声器以及可触摸界面如显示屏等。
迄今为止，人体的器官已经基本都能够制造成功并应用到人体，唯独肌肉没有做到这一步。因此，人造肌肉具有广阔的前景。利用人造肌肉收缩和伸展的特性，一旦提供的能量足够，用这些肌肉作成的装置就能够完成跳跃、爬山甚至长途旅行等活动，从而能够做成更像人类的机器人、更轻便灵巧的人造假肢以及塑料心脏或心脏隔膜等与人类器官收缩一致的人造器官。新研制的靠燃料驱动的人造肌肉很容易进行微型化甚至纳米级设备的生产，采用乙醇或氢等燃料驱动可获得高出目前最先进的充电电池30多倍的能量，使用寿命更长，可在自治机器人、可变形飞行器以及动态盲文显示器等多个领域得到广泛应用。比如可以改进飞行器及航海工具的性能。用酶取代金属催化剂，有朝一日可能研制出以食物为燃料驱动的人造肌肉，用于人体器官包括人造心脏的移植和再造等。 北京时间2010年11月1日消息，据物理学家组织网报道，美国威克弗里斯特大学浸信医学中心再生医学研究所研究人员已经在实验室培植替代肝脏方面达到一个新的转折点，它虽然还只处于早期阶段，但是意义重大。他们是第一批利用人类肝细胞制造出像人类肝脏一样功能齐全的微型肝脏的人。下一步是看一看把这种肝脏移植到动物体内后，它们是否还能继续正常工作。 这项研究成果将于31日在波士顿美国肝病学会年会上公布，它的最终目标是为需要进行肝移植的患者提供替代肝脏，解决捐献肝脏供不应求的问题。除此以外，这种肝脏还能用来试验新药物。再生医学教授和项目主管沙伊·索科尔说：“这项研究将会出现的可能性让我们感到非常兴奋，但它目前还只处于初级阶段，在它为患者谋福利前，还有很多技术障碍需要克服，这让我们感觉压力很大。我们不仅要学会如何一次培植出数十亿个肝细胞，以便制造可以给患者移植的肝脏，而且我们还必须确定这些器官是否可以安全用在患者身上。”
这项研究的第一作者佩蒂罗·巴比蒂斯塔表示，这是第一项利用人类肝细胞在实验室里培植肝脏的研究。他说：“我们希望被移植到动物或患者体内后，它们能像在实验室里一样继续正常工作。”为了制作这种器官，科学家利用一种清洗剂把动物肝脏上的所有细胞清除掉(这一过程被称作整体器官脱细胞)，只剩下胶原质“支架”，或称支撑结构。然后用两种人类细胞：被称作起源的未成熟肝细胞和内皮细胞取代原有细胞。
利用肝脏里拥有一系列更小脉管的大脉管把这些细胞植入到肝脏支架里。经过整体器官脱细胞过程，这个脉管网络仍保持完好无损。紧接着科学家会把这个肝脏放进一个生物反应器里，它是为整个器官提供恒定流量的营养液和氧气的特殊仪器。在生物反应器里呆上一周后，科学家证实它进一步形成了人类肝脏组织，并产生了与之相关的功能。这时他们会对这个生物工程器官内部的细胞生长情况进行仔细观察。利用动物细胞制作肝脏的能力在以前就得到了证实。然而人们并不清楚能否利用它制作一个功能健全的人类肝脏。
研究人员表示，当前这项研究揭示了一种整器官生物工程学方法，结果可能会证明，这项技术不仅对治疗肝病至关重要，而且对肾脏和胰腺等器官的生长也很关键。威克弗里斯特大学浸信医学中心再生医学研究所研的科学家都参与了这个项目和其他很多组织及器官研究项目，而且还在研发用来恢复器官功能的细胞疗法。生物工程肝脏还能用来评估新药的安全性。巴比蒂斯塔说：“这更接近于人类肝脏里的模拟药物新陈代谢，该过程在动物体内很难再现。”