生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)中道家思想的應(yīng)用研究

黃嘯

【摘 要】 本文介紹了生物醫(yī)用材料的臨床應(yīng)用，闡釋了道家的核心思想，認(rèn)為生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)出道家“天人合一”的思想和“道”的指導(dǎo)性作用。

【關(guān)鍵詞】 生物醫(yī)用材料；道家思想；天人合一

道法自然，與自然和諧相處是道家思想的重要主張。提倡天人合一的世界觀和辯證唯物方法論，在現(xiàn)代生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)中無不體現(xiàn)其精髓的思想核心。筆者認(rèn)為，道家思想中的核心“道”在生物醫(yī)用材料中起著指導(dǎo)性的作用。

一、生物醫(yī)用材料的臨床應(yīng)用

生物醫(yī)用材料作為近些年來新興的尖端應(yīng)用材料，主要功能是為了對(duì)人體進(jìn)行診斷、治療和修復(fù)，或直接替代已經(jīng)損傷或壞死的人體組織和器官。生物醫(yī)用材料能執(zhí)行、增進(jìn)或替換因疾病、損傷等因素失去的某種功能。

生物醫(yī)用材料學(xué)是運(yùn)用了生物學(xué)和工程學(xué)的原理，模仿自然生物的某些組成和功能，定向地組建成具有特定性狀的可用于臨床的功能材料的科學(xué)技術(shù)。目前，已用于臨床的生物醫(yī)用材料主要有人工皮膚、手術(shù)縫合線、人工骨等。[1]在設(shè)計(jì)此類生物醫(yī)用材料時(shí)，需要考慮的首要問題就是生物相容性。所謂生物相容性是指生物醫(yī)用材料植入宿主體內(nèi)，引起適當(dāng)?shù)乃拗鞣磻?yīng)和產(chǎn)生有效作用的能力。一般地說，就是材料植入人體后與人體相容程度，會(huì)不會(huì)對(duì)人體造成毒害作用，體現(xiàn)出道家思想中“道法自然”的內(nèi)涵。例如，人工皮膚是利用膠原、透明質(zhì)酸等生物相容性好的材料制備，或是直接使用豬皮等其他動(dòng)物皮膚，但機(jī)械性能同人體皮膚差異較大；目前研究較多的人工骨替代材料為β-磷酸三鈣，由于其化學(xué)組成與骨組織相似，機(jī)械強(qiáng)度適宜，生物相容性良好，并具有一定誘導(dǎo)骨細(xì)胞分化的能力，因此是目前最具吸引力的骨生物材料，但其細(xì)胞黏附能力仍和骨組織有一定差距。

因此，目前的生物醫(yī)用材料在臨床應(yīng)用中都存在一定的問題，如何更好地接近人體本身的特性，值得生物醫(yī)用材料工作者深入研究。

二、道家的核心思想

“道法自然”是道家重要的理論思想之一，“道生一、一生二、二生三、三生萬物”。道的力量自然博大，世間萬物都是由道幻化而生。道存在自然之中，以自身的規(guī)律源源不滅地運(yùn)作，無生無滅。就在道的自然運(yùn)轉(zhuǎn)中，自然創(chuàng)造了世間上的物與生命，而主觀以人為力量改變道的運(yùn)轉(zhuǎn)法則，必將違反其規(guī)律，帶來生生滅滅的輪回。[2]這一核心思想闡明了生物醫(yī)用材料的制備一定要按照自然的力量去設(shè)計(jì)，才能滿足良好的生物相容性。

道家主張自然與人的生命是不能分開的，人理所應(yīng)當(dāng)歸為自然的一部分。從人的角度審視自然，“道法自然”就成了“人法自然”。人和自然的關(guān)系并非為對(duì)立關(guān)系。人是存在于自然之中，那么人就和世間萬物類同，成為自然秩序中的一部分。[3]生物醫(yī)用材料的研制應(yīng)該順應(yīng)“自然”的規(guī)律，在其秩序之下完成所行使的功能。如若反對(duì)“自然”的規(guī)律，隨人為的意愿隨意設(shè)計(jì)生物醫(yī)用材料，必不能滿足生物相容性的要求，反而會(huì)遭致“自然”的懲罰，造成強(qiáng)烈的宿主反應(yīng)，對(duì)人體造成危害。

道家的思想基礎(chǔ)中關(guān)于宇宙生命觀的表述是“天人相應(yīng)”。人與自然是相互呼應(yīng)的。人應(yīng)該順應(yīng)自然的走勢(shì)而開展自身的行為活動(dòng)，不應(yīng)對(duì)自然進(jìn)行肆意的改造。因此，只能遵照自然的規(guī)律去合理地改造，更加貼近人體自然的生物醫(yī)用材料才能更好地被人體接受。

道家云：“人法地，地法天，天法道，道法自然”，此種思維方式將萬物的基點(diǎn)定為本然，而不是以人的主觀意識(shí)去決定自然的存在。在人類現(xiàn)實(shí)生活中，往往偏離自然本身的秩序，僅從人的自身利益出發(fā)，忽略自然的本源，對(duì)自然界進(jìn)行利用、改造、役使甚至破壞。當(dāng)這種進(jìn)程發(fā)展到一定程度時(shí)，“物極必反”，自然就會(huì)開始合規(guī)律的反應(yīng)，造成對(duì)人的危害。[4]在進(jìn)行生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)時(shí)，一定要合乎人體自身的“道”，不然，人體自身必會(huì)開始合乎自身規(guī)律的反應(yīng)，動(dòng)用自身的“道”，排除不符合自身的物質(zhì)，造成傷害。

《莊子·天道》篇中提到“與人和者，謂之人樂；與天和者，謂之天樂”的思想，《天運(yùn)》篇又提出所謂“至樂”的標(biāo)準(zhǔn)是人事要“順之以天理，應(yīng)之以自然，然后調(diào)理四時(shí)，太和萬物”。這里所謂的“天和”，就是保持人與客觀世界的自然和諧；所謂的“至樂”就是保持人與客觀世界最高境界的“和”—太和。[5]生物醫(yī)用材料的設(shè)計(jì)一定要與人體的環(huán)境保持一致，才能達(dá)到“和”。

三、生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)中的“天人合一”

在天人關(guān)系上，道家理論提出“天人合一”的觀點(diǎn)，表明人與自然、天地的大一統(tǒng)關(guān)系。設(shè)計(jì)生物醫(yī)用材料也講究與人體大一統(tǒng)，合一。組成人體的化學(xué)物質(zhì)很多，如果將性質(zhì)相近的物質(zhì)歸在一起，大致有糖類、脂類、蛋白質(zhì)、水、無機(jī)鹽等等。細(xì)化到元素及分子結(jié)構(gòu)水平是常量元素有碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈣、鎂、鈉等，占體重的99.9%，還含有微量的鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等元素。有機(jī)生物大分子的基本結(jié)構(gòu)，就是一些有機(jī)碳鏈結(jié)構(gòu)，如羧基類、氨基類、羥基、羰基類、酯基類等等。在FDA批準(zhǔn)的可降解高分子材料中有聚乳酸、聚乙醇酸、聚三亞甲基碳酸酯、聚己內(nèi)酯等。

其中聚乳酸是由乳酸單體聚合而成，乳酸分子中有一個(gè)羥基和一個(gè)羧基，在一定條件下羧基和羥基縮聚成酯基，形成聚合物?；鶊F(tuán)結(jié)構(gòu)與人體相似，具良好的生物相容性和可降解性。這些優(yōu)良的特性造就了聚乳酸在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，將其制備成為手術(shù)縫合線，能免除拆線痛苦；用作緩釋藥物的包裝材料，可使藥物隨著本體的緩慢降解而達(dá)到緩慢釋放的目的，平抑血藥濃度，減少給藥次數(shù)，提高藥物利用度。乙醇酸是人體新陳代謝的正常產(chǎn)物，將乙醇酸進(jìn)行聚合就形成聚乙醇酸這種生物醫(yī)用材料。乙醇酸本來就是人體自身新陳代謝產(chǎn)生的物質(zhì)，生物相容性毋庸置疑。因此，聚乙醇酸具有良好的生物相容性，同時(shí)聚乙醇酸在體內(nèi)會(huì)逐漸降解，最終分解成為對(duì)人體、動(dòng)植物和自然環(huán)境無害的水和二氧化碳。聚乙醇酸的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用主要表現(xiàn)在醫(yī)用縫合線、藥物控釋載體、骨折固定材料、組織工程支架、縫合補(bǔ)強(qiáng)材料。聚三亞甲基碳酸酯單體三亞甲基碳酸酯本體聚合而成，主要結(jié)構(gòu)是和人體相似的碳酸酯鍵，所以具有良好的生物相容性、低毒性和生物降解性。聚己內(nèi)酯與人體有機(jī)生物大分子結(jié)構(gòu)相同，在體內(nèi)與生物細(xì)胞相容性很好，細(xì)胞可在其基架上正常生長(zhǎng)，并可降解成CO2和H2O。聚己內(nèi)酯在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域已應(yīng)用在可控釋藥物載體、細(xì)胞、組織培養(yǎng)基架、完全可降解塑料手術(shù)縫合線及醫(yī)用造型材料等方面。

在生物力學(xué)層面上，生物醫(yī)用材料也要符合人體的生物力學(xué)模式。人類社會(huì)已步入老齡化，膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病率隨之上升。臨床上，只能用藥物治療緩解關(guān)節(jié)疼痛和炎性癥狀，并不能阻止病情的發(fā)展。唯一的治愈方法為人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)。人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)成功關(guān)鍵是恢復(fù)正常下肢力線，使得假體受力均勻，保證假體旋轉(zhuǎn)位置良好，同周圍軟組織協(xié)調(diào)平衡。如果股骨假體旋轉(zhuǎn)不良會(huì)造成屈曲間隙不平衡，術(shù)后脛骨假體扭轉(zhuǎn)應(yīng)力增加，導(dǎo)致假體磨損或松動(dòng)、髕骨半脫位或脫位、膝前疼痛、髕骨骨折等并發(fā)癥發(fā)生。[6]因此，人工假體的安裝必須符合人體力工程學(xué)，否則必會(huì)發(fā)生并發(fā)癥。再如，柄的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能降低應(yīng)力遮擋，增強(qiáng)界面的自鎖能力，如此，可保持髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和延長(zhǎng)置換后髖關(guān)節(jié)壽命的關(guān)鍵。這里的使用壽命指兩個(gè)方面，不僅是材料的使用壽命，更是合理的設(shè)計(jì)對(duì)人體的響應(yīng)。不合適的生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)會(huì)造成機(jī)體的損傷，不僅不能替補(bǔ)因本身器官缺失帶來的不便，更會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生大的傷害。

各種生物醫(yī)用材料的設(shè)計(jì)都是為了無限接近人體本身，遵循人體自身的自然，達(dá)到“天人合一”。

四、生物醫(yī)用材料設(shè)計(jì)中“道”的指導(dǎo)性作用

“道生之，德蓄之，物形之，勢(shì)成之，是以萬物莫不尊道而貴道。道之尊，德之貴，夫莫之命而常自然。故道生之，德蓄之，長(zhǎng)之，育之，亭之，毒之，養(yǎng)之，覆之。生而不有，為而不恃，長(zhǎng)而不卑，是謂之德?！比f物都是道之所生，德之所蓄。道指客觀實(shí)在，是萬物之根；德指得道而成之內(nèi)在德性，即萬物之性?！拔镄巍?、“勢(shì)成”則是萬物形成過程中的形體和發(fā)展軌跡。

目前，無論是天然生物醫(yī)用材料，還是人工合成的生物醫(yī)用材料，全是人類找到了與人體相應(yīng)的“道”，而進(jìn)行模仿的僅僅停留在“物形”的階段。生物相容性這個(gè)對(duì)于生物醫(yī)用材料永恒的難題，目前還未得到根本解決，“勢(shì)成”之路曲折坎坷。再如，人類能夠人工構(gòu)造具有生物活性大分子，但不能用這些生物大分子來合成細(xì)胞；人類能夠用細(xì)胞來培養(yǎng)成組織，但不能完全構(gòu)造器官；人們能制造假體器官，但是不能用來組成有人性的機(jī)體。諸如此類問題，已不是西方實(shí)證科學(xué)能夠解決的了。筆者認(rèn)為，必須參透道家思想中的“德”，即萬物得道而成之內(nèi)在德性，萬物之性，才能在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域有所突破，給人類的發(fā)展帶來美好的希望。

【參考文獻(xiàn)】

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[6] 王平，趙志江，付衛(wèi)杰等.人工全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中股骨假體旋轉(zhuǎn)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)修復(fù)重建外科雜志，2011（9）1140-1144.

【作者簡(jiǎn)介】

黃 嘯（1986.8—），湖北武漢人，銅仁學(xué)院大健康學(xué)院教師.