漂浮在瓶子里的人体器官是电影里科学家实验室的重要配置,而哈佛大学怀斯研究所的研究人员做得更精彩,他们在一个芯片上制造出器官:一个跟拇指驱动器(或者说跟拇指)差不多大小的装置,含有活体细胞,可模拟人体器官的活动。
研究人员已经在芯片上制造出肺、肠、肾和骨髓。心脏正在研制过程中。这种装置会大大简化药物试验过程———当前这个过程既昂贵低效又会造成许多动物死亡———并有助于了解疾病是如何产生的。
怀斯研究人员制造的芯片器官看上去与其说像器官不如说更像芯片,它们是透明的塑料矩形,有小小的沟槽纵横其中并与各种管线相连。
芯片器官的诞生受益于半导体行业的进步,它使研究人员得以在细胞级别进行精准制造。但另一个因素是,生物学家逐渐意识到机械原理在人体发育和运转中的作用。
芯片器官实际上并不具备真实器官的一切功能。它们没有神经细胞,也不可能指望芯片上的胃消化掉热狗。但在其他方面,它们似乎能够非常出色地复制真实器官的活动。当把生活在人体小肠内———并在那里发挥重要功能———的微生物植入芯片上的胃时,这些挑剔的微生物发现新环境非常适宜。设计出芯片肺的研究人员发现,他们能够利用芯片肺来预测活体动物的肺会如何吸收空气污染中的颗粒物。
怀斯研究所已经在与几家制药公司合作,设计用芯片器官进行药物试验。毕竟,动物试验既昂贵又越来越有争议,而且往往不能预言人类会对某种药物有何反应。
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随着科技的进步,智能化机械设备与药物生产流程的融合,旨在提升生产效率,保证药品质量,同时降低生产成本和环境影响。本文深入探讨了智能化机械设备的特点,以及它们如何适应并优化药物生产流程,强调了智能设备在精准控制、自适应调整和数据驱动决策方面的优势。智能控制技术,包括模糊逻辑、神经网络和遗传算法等,被详细讨论并应用于药物生产的各个环节,如原料混合、反应控制、产物分离和质量检测。这些技术通过实时监控和优化工艺参数,确保了生产过程的稳定性与一致性。研究结果表明,智能控制技术的应用显著提高了生产精度,减少了批次间质量差异,并降低了不良反应事件的发生。智能化机械设备与智能控制技术的结合,正引领药物生产朝着更高效、更精准和更环保的方向发展。
作者:张莉娟、史海威
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