人工消化系統(tǒng)能否替代“幻視”的能量石？科學家稱要用于器官置換和慢性消化疾病患者

漫威工作室的人們并不是唯一會進行天馬行空的人類。

在漫威電影中，Vision是復仇者聯(lián)盟中的成員，他是一個基于先進的機器人技術和生物工程技術的合成人，但他一直不斷努力使自己更像人類。

Vision的身體含有生物細胞，外表特征與人類相似，與人類不同的是，他從不進食。例如，在影視劇CaptainAmerica：CivilWar中，他試圖制作Wanda最喜歡的菜肴——辣椒醬，但表示他的烹飪技能可能達不到標準，因為他從未吃過任何食物。這一點在WandaVision第二季中再次被證實，Vision不是從新陳代謝過程中獲取能量，而是從他額頭的心靈寶石中獲得幾乎無窮無盡的能量。

然而，Vision不吃東西是否意味著他不能？

根據(jù)論文作者弗萊堡大學和埃因霍溫科技大學的說法，他需要一個人工消化系統(tǒng)來實現(xiàn)進食。

在影視劇中，Vision由韓國女科學家HelenCho在再生搖籃中利用振金和人造組織類似物合成的。其額頭的心靈寶石為他的大腦提供動力，但在漫威電影（甚至漫畫書）中沒有專門展示Vision的消化系統(tǒng)的場景。再生搖籃成功地為Vision賦予了大腦、眼睛和舌頭，因此該技術還應該能夠創(chuàng)造其他器官——如食道、胃、腸和直腸，這些都是人類消化系統(tǒng)的基本要素。

Vision在Avengers：InfinityWar中被刺穿并產(chǎn)生了劇烈的疼痛，但沒有失血。因此，Vision必定具有包含疼痛感受器的神經(jīng)系統(tǒng)，但他可能缺乏循環(huán)系統(tǒng)，而循環(huán)系統(tǒng)在人體中對于向細胞分配營養(yǎng)至關重要。

在尋找人工消化系統(tǒng)的潛在組件的過程中，Tauber和Fitzgerald將目光投向了柔性機器人領域。一個人工食道的很好的候選者是由Tauber和幾位同事在2017年開發(fā)的柔性機器人蠕動泵系統(tǒng)，就像人類的食道（和腸道）通過蠕動在整個消化系統(tǒng)中移動食物一樣，這是一個由環(huán)形可收縮“肌肉”附著的管狀器官，可通過蠕動在系統(tǒng)中移動食物。

按照Tauber和Fitzgerald的說法，機器人蠕動泵系統(tǒng)的氣動室集成在管道內(nèi)壁的管狀體中。因此，當這些腔室擴張時，內(nèi)徑就會減小，就像人類的食道（或腸道）一樣。因此，有可能創(chuàng)造出一種人造蠕動收縮波，使食物沿著柔性機器人器官的長徑向一個方向運輸。假如扭轉收縮的方向可以使Vision在食物中毒的情況下嘔吐出食物或液體。

同時，人工胃也被開發(fā)出來了。2015年建造的人類胃模擬器作為潛在的候選者，因為它被設計用來模擬和研究食物的消化和運輸。該模擬器由一個圓柱形乳膠室組成，乳膠室的壁可以通過滾筒收縮，模擬人類消化過程中胃壁的活動。

另一種人工胃使用一系列圓形氣室來產(chǎn)生收縮。作者寫道，將這兩項技術結合起來“可能不會讓Vision感覺到胃中的食物，但肯定會讓Vision運輸和消化食物”。

對于整個消化系統(tǒng)，可能需要將多個機器人蠕動泵系統(tǒng)系統(tǒng)及人工胃縫合在一起。至于模擬腸道微生物，芯片上的器官微流體裝置能夠模擬人類消化道的狀況，“在非生物材料上承載活組織和微生物菌群，這對功能性人工腸壁至關重要”作者寫道。最后，Vision需要人工直腸來清除廢物，機器人蠕動泵系統(tǒng)可以用作人工腸道出口，因為它可以模擬括約肌的功能。

這些只是最基本的組成部分，人類消化系統(tǒng)極其復雜。并且，仍然需要一個附著在腸壁的微流控網(wǎng)絡，以確保養(yǎng)分的吸收和運輸。這反過來又需要連接到人工血液循環(huán)系統(tǒng)，這似乎是Vision目前所缺乏的。

另外，還有消化液和感受器，擁有這些Vision就可以體驗饑餓了嗎？

更重要的是，目前尚不清楚人工消化系統(tǒng)是否能為Vision的基本身體功能提供足夠的能量，更不用說他的超級英雄能力了。

不過，上述這些不僅僅是對科學問題的較真。作者指出，人類將會受益于此類系統(tǒng)的進步，可能將在器官置換和具有慢性消化問題的患者的臨床治療中得到應用。