人工消化系统能否替代「幻视」的能量石？科学家称要用于器官置换和慢性消化疾病患者

漫威（Marvel）jinshizu.com工作室的人们并不是唯一会进行天马行空的人类。

在漫威电影中，Vision 是复仇者联盟中的成员，他是一个基于先进的机器人技术和生物工程技术的合成人（synthezoid），但他一直不断努力使自己更像人类。

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图丨Vision（左），Wanda（右）

Vision 的身体含有生物细胞，外表特征与人类相似， 与人类不同的是，他从不进食。 例如，在影视剧 Captain America: Civil War 中，他试图制作 Wanda 最喜欢的菜肴——辣椒酱，但表示他的烹饪技能可能达不到标准，因为他从未吃过任何食物。这一点在 WandaVision 第二季中再次被证实， Vision 不是从新陈代谢过程中获取能量， 而是从他额头的心灵宝石中获得几乎无穷无尽的能量。

然而，Vision 不吃东西是否意味着他不能？

受到漫威的启发，有两位科学家回顾了柔性机器人（soft robotic）的发展，并在去年 3 月份，在代尔夫特理工大学出版的开放期刊 Superhero Science + Technology 中发表了题为 HOW TO BUILD A SYNTHETIC DIGESTIVE SYSTEM FOR MARVELS VISION 的研究论文。

根据论文作者 Falk J. Tauber（jinshizu.com弗莱堡大学）和 Barry W. Fitzgerald（埃因霍温科技大学）的说法，他需要一个 人工消化系统 来实现进食。

在影视剧中，Vision 由韩国女科学家 Helen Cho 在再生摇篮（regeneration cradle）中利用 振金和人造组织类似物（Simulacra） 合成的。其额头的心灵宝石为他的大脑提供动力，但在漫威电影（甚至漫画书）中没有专门展示 Vision 的消化系统的场景。再生摇篮成功地为 Vision 赋予了大脑、眼睛和舌头，因此该技术还应该能够创造其他器官——如食道、胃、肠和直肠，这些都是人类消化系统的基本要素。

论文作者还指出，Vision 在 Avengers: Infinity War 中被刺穿并产生了剧烈的疼痛，但没有失血。因此，Vision 必定具有包含疼痛感受器的神经系统，但他可能缺乏循环系统，而循环系统在人体中对于向细胞分配营养至关重要。

图丨SWORD 实验室中分解后的 Vision

在寻找人工消化系统的潜在组件的过程中，Tauber 和 Fitzgerald 将目光投向了柔性机器人领域。一个人工食道的很好的候选者是由 Tauber jinshizu.com和几位同事在 2017 年开发的柔性 机器人蠕动泵系统（soft robotic peristaltic pumping system，SBPP）， 就像人类的食道（和肠道）通过蠕动在整个消化系统中移动食物一样，这是一个由环形可收缩“肌肉”附着的管状器官，可通过蠕动在系统中移动食物。

图丨SBPP 系统

按照 Tauber 和 Fitzgerald 的说法，SBPP 的气动室集成在管道内壁的管状体中。因此，当这些腔室扩张时，内径就会减小，就像人类的食道（或肠道）一样。因此，有可能创造出一种人造蠕动收缩波，使食物沿着柔性机器人器官的长径向一个方向运输。假如扭转收缩的方向可以使 Vision 在食物中毒的情况下呕吐出食物或液体。

同时，人工胃也被开发出来了。作者引用了 2015 年建造的人类胃模拟器作为潜在的候选者，因为它被设计用来模拟和研究食物的消化和运输。该模拟器由一个圆柱形乳胶室组成，乳胶室的壁可以通过滚筒收缩，模拟人类消化过程中胃壁的活动。

jinshizu.com另一种人工胃（SoGut）使用一系列圆形气室来产生收缩。作者写道，将这两项技术结合起来“可能不会让 Vision 感觉到胃中的食物，但肯定会让 Vision 运输和消化食物”。

对于整个消化系统，可能需要将多个 SBPP 系统及人工胃缝合在一起。至于模拟肠道微生物，芯片上的器官微流体装置能够模拟人类消化道的状况，“在非生物材料上承载活组织和微生物菌群，这对功能性人工肠壁至关重要，”作者写道。最后，Vision 需要人工直肠来清除废物，SBPP 可以用作人工肠道出口，因为它可以模拟括约肌的功能。

图丨可能用于 Vision 的消化系统

这些只是最基本的组成部分，人类消化系统极其复杂。并且，仍然需要一个附着在肠壁的微流控网络（micrifluidic network），以确保养分的吸收和运输。这反过来又需要连接到人工血液循环系统，这似乎是 Vision 目前所缺乏的。

另外，还有消化液和感受器，拥有这些 Vision 就可以体验饥饿了吗？

更重要的是，目前尚不清楚人工消化系统是否能为 Vision 的基本身体功能提供足够的能量，更不用说他的超级英雄能力了。

不过，上述这些不仅仅是对科学问题的较真。作者指出，人类将会受益于此类系统的进步， 可能将在器官置换和具有慢性消化问题的患者的临床治疗中得到应用。