近日，哈佛的科學(xué)家們發(fā)明了一種吸煙的機(jī)器人，協(xié)助他們進(jìn)行人體肺病的醫(yī)學(xué)研究。
言歸正傳，稱它為機(jī)器人可能有點(diǎn)跑偏，它其實(shí)是一部實(shí)驗(yàn)室儀器。該設(shè)備一次最多可以同時(shí)吸10支香煙，并把吸入的煙霧引導(dǎo)到一個(gè)嵌有活的人體肺細(xì)胞的微芯片里。這種“芯片上的肺”可以用于研究肺細(xì)胞對(duì)香煙煙霧的反應(yīng)，真實(shí)的還原人體肺部環(huán)境。
這項(xiàng)由威斯（WyssInstitute）仿生工程研究所近日宣布的發(fā)明，可用于慢性阻塞性肺疾病（COPD）的研究，包括肺氣腫和慢性支氣管炎等癥狀。多年的吸煙導(dǎo)致肺中的微小氣道被損壞，COPD患者經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自己呼吸越來(lái)越困難。關(guān)于COPD目前沒(méi)有有效的治療方法。目前全美有超過(guò)1100萬(wàn)人已經(jīng)診斷出患有COPD，全世界的患者數(shù)量估計(jì)達(dá)到6500萬(wàn) 。
研究香煙煙霧對(duì)肺細(xì)胞的影響是一個(gè)棘手的任務(wù)。在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)細(xì)胞并在它們上面吸煙不能很好地起作用，因?yàn)樵撛O(shè)置無(wú)法模擬真實(shí)肺部細(xì)胞每一次呼吸的動(dòng)態(tài)環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)室小鼠身上測(cè)試也存在偏差，因?yàn)檫@些嚙齒動(dòng)物只通過(guò)他們的鼻子呼吸。這意味著研究人員可以讓實(shí)驗(yàn)室的鼠籠子里填充滿煙霧，小鼠們頂多被動(dòng)吸收，但是它們無(wú)法像人類一樣瀟灑的“嘬”一口煙。
吸煙機(jī)可以自己點(diǎn)燃香煙，然后使用“微呼吸器”模擬人體的呼吸節(jié)奏。為了實(shí)現(xiàn)不同類型的吸煙行為，研究人員可以對(duì)機(jī)器進(jìn)行編程從而控制“呼吸”的快慢和深淺。
在公開(kāi)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家從健康人和COPD患者中吸取肺細(xì)胞，以觀察香煙煙霧對(duì)每組的影響。該技術(shù)可以幫助科學(xué)家更好地了解COPD患者肺細(xì)胞中發(fā)生了什么，有助于完善COPD的病理學(xué)理論；同時(shí)吸煙機(jī)器人還可以作為測(cè)試新藥物的平臺(tái)。
吸煙機(jī)器人還能幫助科研人員探究電子香煙對(duì)人體的危害程度。一直以來(lái)關(guān)于電子香煙的健康影響有很多爭(zhēng)論，因?yàn)榕囵B(yǎng)皿和實(shí)驗(yàn)室老鼠的肺細(xì)胞無(wú)法證實(shí)電子煙無(wú)害。
早些時(shí)候，研究小組推出了3D打印心臟芯片，內(nèi)置傳感器來(lái)測(cè)量心臟跳動(dòng)時(shí)細(xì)胞的收縮強(qiáng)度。威斯研究所目前正在往芯片上集成更多的人體器官，別擔(dān)心，他們可不搞什么內(nèi)臟全席。所有這些組件都是構(gòu)建“人體芯片”的宏偉計(jì)劃的一部分，最終將會(huì)有10個(gè)器官芯片連接在一起模擬整個(gè)人體。
