人类社会过去、现在和未来的五大医疗创新

2016-03-09 20:21:39来源: 百度百家 关键字:医疗  传感器  人造耳蜗  心脏起搏器
    一个世纪以来,医疗科学的发展突飞猛进

  创新发明与科学研究向来密不可分,没有大量的技术创新做支持,医疗研究将寸步难行。当然,每一个医疗创新的榜单都是暂时的。随着治疗方法、检测手段和设备仪器的不断改进,这个榜单永远不会完结。

  为了凸显人类如今的成就,我们有必要简单回顾一下早期社会的医疗状况。史上最早的医学创新手段之一就是环钻术。这种手术需要在颅骨上钻一个洞,然后释放出妖魔,来为大脑“减轻压力”。这种手术曾经非常流行,在欧洲、阿塞拜疆、中国、西伯利亚和美洲大陆都有考古文物证明。事实上,在上千例新石器时期的头骨中,有5-10%都有环钻术的痕迹。

  在那时,这种原始的手术很有可能被认为是有效且非常前沿的技术,好在后来其他的疗法让环钻术渐渐淡出了历史舞台。

  后来,麻醉术出现了。如今每一个曾经做过手术的人都应该感谢Joseph Priestley。因为他先提出了“不同气体成分”的概念,这才会有后来化学家Humphrey Davy首先发现氧化亚氮的麻醉功能。可惜的是,麻醉技术直到1829年Davy去世几十年后才开始得到广泛应用。

  再往后,Alexander Fleming于1928年偶然发现盘尼西林的故事,经常被人们视为医学领域历史性的进步。Fleming的发现奠定了现代抗生素的产生,并因此让无数被细菌感染的患者,免受截肢甚至死亡的痛苦。

  类似的例子不胜枚举。而为了本文中的榜单,我们联系了这几个月来采访过的科学家和医学专业人士,问他们脑海中医疗领域最令他们印象深刻的发明是什么,以及他们为什么会这样认为。

  以下是我们评选的结果,不分先后:

  1. 基因编辑

  Garry Laverty博士和他的团队在爱尔兰的贝尔法斯特女王大学药学院,最近发明了一种含肽的胶,这种胶有可能抵抗超级菌的感染。Laverty博士认为,这项发明的亮点在于CRISPR(clustered regularly-interspaced short palindromic repeats)基因编辑系统。在这项技术问世之前,修改基因是一个十分繁琐的工作。

  过去十分耗费时间和金钱的基因修饰,如今可以快捷便利地完成。CRISPR对此的影响不可忽视。《自然》杂志曾说:“CRISPR是生物医学研究快速发展的主要原因。”Laverty告诉记者:“这项技术近几年才开始应用于实际研究,由于它比传统的基因重组方法快很多,CRISPR可能成为推动基因疗法研发的重要因素。”

  这项技术由细菌抵抗病毒感染的机制衍生而来,在Cas9酶的催化下完成。Cas9在向导RNA的引导下与目标基因结合,然后敲除或插入目标序列。这样一系列实验做完大概只需要30美元,相比之下,以前动辄几千美元的实验技术真是效率太低了。

  Laverty博士对CRISPR技术的期待很高;他希望总有一天这项技术能让我们“通过敲除有害基因序列来彻底根除遗传病……它可以插入已编辑好的序列,或出去有害的片段,因此有潜力使编辑任意人类基因变成可能。”这在分子生物学领域绝对可以说是一场革命。Laverty博士还说:“随着更深入的研究,它也许能治疗基因水平的疾病,包括艾滋病、癌症和传染病……未来,CRISPR将使我们自己的细胞变成生产药的工厂。”

  2. 床边测序(霓虹DNA矢量图)

  床边测序仪将会拯救全球的很多生命

  第二位受访者同样关注基因领域。来自美国北卡罗来纳州杜罕市的Ephraim L. Tsalik是杜克大学医学院的助理教授。他正在参与设计实验以区分病毒和细菌引发的疾病的工作。

  Tsalik选择了床边测序,即越过实验室里长时间的检测程序,用一个可手持的仪器实时读取样品组织里的DNA序列。这种仪器将有很多用处,从医生办公室到丛林深处都会需要它。

  床边测序仪将快速收集大量病人的详细信息。治病细菌或病毒将很容易被发现,这就减少了不必要的抗生素用量。对于像艾滋病这样的疾病,病毒剂量可以立刻确定,并据此调整治疗方案。

  Tsalik告诉记者:“随着个性化医疗和精准医疗的发展,方便护理病人的检测方法将显现出重大价值。”

    3. 心脏起搏器

  澳大利亚墨尔本大学的Thomas Oxley博士目前在研究一款仿生学脑植入体,来帮助瘫痪的病人用意念控制一个机器人外骨骼。他选择的医疗发明是心脏起搏器。

  首例安装心脏起搏器的病人比发明者和他的医生活得还要久

  简单来说,心脏起搏器就是利用电击来调节心率的医疗仪器。他们用于防止窦房结(心脏起搏点)的频率过低,或者心脏内部电路阻断。

  Oxley博士称心脏起搏器是“非常接近生物原型的医疗仪器”,而且“领先于当时的科技水平”。世界上第一个可植入体内的心脏起搏器由瑞典索尔纳卡罗林斯卡医学院的Rune Elmqvist在1958年设计,?ke Senning植入。Arne Larsson是世界上首位接受心脏起搏器植入的病人;他后来又接受了26个不同的心脏起搏器。Larsson于2001年去世,享年86岁,比上述两位发明者和外科医生活得还要久。

  4. 诊断纳米传感器

  美国马萨诸塞州波士顿东北大学的Thomas J. Webster博士正在开展很多发明项目的研究工作;其中一项就是令人期待的合成免疫细胞。

  Webster博士选择的是可植入纳米传感器——可植入病人身体并长期存留的微小植入体。它在未来的某一天将从病人的细胞内部作出诊断。

  传感器由碳纳米管构成,能用作潜在疾病的早期预警系统。不仅如此,将来它们还能在病发前进行治疗,病人甚至还不知道自己得了病。它靠收集多种疾病的化学信号,可以在症状出现前发出警报。很多疾病的症状要到发病很久以后才能显现出来——如胰腺癌。只有早些发现疾病,才有更大的几率战胜病魔。

  Webster博士对于科技带来的“医疗领域的巨大进步”有很深的印象。他还说,“现在我们更多看到的是医药领域的小幅改进,而我们真正需要的是革命性的思想。” Webster博士的一部分工作是,如何用纳米传感器对抗由细菌感染导致,并具有抗药性的不可透生物膜。他告诉记者:“我们已经开发出一些能穿透并杀死这些生物膜的纳米粒子,让健康的组织重新长出来。”

  纳米级的微粒很难观察到。单层碳纳米管的直径是头发的100000分之一。这样微小的体积让纳米微粒能够在细胞水平自由穿梭;同时,这也让它们非常难以控制,这正是纳米技术的研究重点。纳米技术在未来,必将有举足轻重的作用。

    5. 人造耳蜗

  最后,我们有幸邀请到明尼苏达大学的Michael McAlpine教授。他专攻3D打印及其在医疗方面的应用。他最近制作了一个3D打印的骨架,引导受伤后的感觉神经和运动神经再生。

  McAlpine教授选择的是耳蜗植入体。这项技术由Graeme Clark教授30多年前发明,迄今已改变了世界各地上千人的生活。McAlpine教授说:“这个仪器是最早将电子产品与人体结合的概念之一,最然极为简单低调,却在帮助失聪病人恢复听力的过程中起着至关重要的作用。”

  现在,全世界已有超过350000例人造耳蜗植入聋人或听力严重损伤的人体内。据人造耳蜗的发明者Clark教授说,这个仪器险些不能面世。他说:“我当时饱受非议,并被人说成是‘小丑Clark’。但我心意已决,一定要坚持完成它。我现在非常高兴我坚持下来了。我无法想象任何技术能如此深远地改变这么多人的生活。”

  已有超过350000个人造耳蜗植入人体

  人造耳蜗与直接放大声音的助听器不同,它绕过受损的耳朵,直接刺激听觉神经。尽管人造耳蜗的听觉和自然听觉有所不同,但它让病人能够更从容地体验身边的世界,并重新,甚至第一次享受自然地与人对话。

  讨论到这里,虽然我们提到的发明只是科学历史的冰山一角,但他的宽度和广度让我们知道,从环钻术的盛行到现在,我们已经有了如此大的进步。无疑,未来先进的医疗手段会更加令人不可思议。

  最后,援引已故发明家和科幻作家Arthur C. Clarke的一句话来结束,最合适不过了:

  “足够超前的科技与魔术无异。”

关键字:医疗  传感器  人造耳蜗  心脏起搏器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201603096401.html
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