二十项将改变医学的生物技术突破思维导图

牙齿上的细菌会把糖转化成乳酸，乳酸腐蚀牙釉质，导致蛀牙。总部设在佛罗里达州的公司ONI BioPharma已经设计出一种新菌株，这种被称作SmaRT的菌株不会产生乳酸，而是释放出一种可以杀死由自然腐蚀导致的变种(natural decay-causing strain)的抗生素。目前这种新菌株正在接受临床试验，牙医只要将它们涂抹在牙齿上，就能确保牙齿永远健康。

日本理化学研究所(Riken Institute)的科学家已经研发出人造淋巴结。淋巴结对人体非常重要，它可产生具有抗感染功能的免疫细胞。虽然有一天医生可能会用人造淋巴结取代患病的淋巴结，但是最初人们或许只会把它们当作特意定制的免疫增强剂(customized immune booster)。医生利用特定细胞填充这种淋巴结，就能治疗癌症或艾滋病等特殊疾病。

美国的哮喘病例占急诊病例的四分之一，但是匹兹堡大学研发的一种传感器最终或许能使这一数字大大降低。这个手持探测器里有一个涂有聚合体的碳纳米管，可以分析一个人在一分钟内呼出的气体里含有多少氧化一氮。氧化一氮是哮喘发作前肺部产生的一种气体。

加州大学洛杉机分校的研究人员利用自己研发的一种仪器，通过一滴唾液发现口腔癌，有了这种仪器，我们或许不再需要进行活组织切片检查，就能发现癌症。与癌细胞有关的蛋白质会与传感器上的颜料起反应，发出利用显微镜可以看到的荧光。工程师何志明注意到，他们可以利用相同方法，通过唾液，对多种疾病进行诊断。

电子起搏器可拯救生命，但是它使用的元件最终会因磨损而坏掉。几所大学的研究人员现在正在研发一种不用电池的起搏器：医生可以把起搏器基因注射到心脏受损部位。使用生物起搏器后，患者的生活会更接近正常，他们或许可以进行适当体力活动，研究显示，这种起搏器在不引起并发症的情况下，加快了犬科心脏的心跳。

假肢面临的一大挑战是，很难对它们进行监控。斯坦福大学研究生卡尔林-巴克说：“我们不用看，就能感觉到我们的四肢在哪里，然而被截肢的人并不能做到这些。”皮肤对肢体伸展非常敏感，它能感觉到四肢在方向和强度方面发生的微小变化。现在巴克正在研发一种仪器，这种仪器可通过延伸截肢患者被截肢体周围的皮肤，为他们提供有关四肢位置和运动的反馈信息。

青光眼是导致失明的第二大因素，当眼内压力增加，视网膜细胞受损时，就会形成青光眼。加州大学戴维斯分校研发的隐形眼镜包含传导线，它可以不断监控风险人群眼内压力和液体流动情况。接着，这种隐形眼睛会把信息传输给患者佩戴的一个小型装置，然后该装置通过无线传输方式，把这些信息传输给电脑。这种恒定数据流将帮助医生更好地了解青光眼的致病原因。未来的隐形眼镜或许还能自动分配药物，改变眼睛所承受的压力。

对那些丧失说话能力的人来说，伊利诺斯州安便公司(Ambient Corporation)研发的一种新型“语音机”将为他们提供能被别人听见的声音。该公司与德州仪器(Texas Instruments)公司联合研发了这种仪器。这种被称作Audeo的东西，利用电极发现大脑传输给声带的神经信号。佩戴这种颈箍的患者想象一些想说的话，该仪器会通过无线传输方式，把它接收到的刺激传输给电脑或手机，生成语音。

心脏支架可撑开变窄的动脉血管壁，避免血管堵塞，防止冠心病发生。药物洗脱支架释放药物，防止动脉血管再次变窄。伊利诺斯州雅培公司(Abbott Laboratories)制成的这种生物降解支架比药物洗脱支架更加先进。跟金属药物洗脱支架不同，它在阻止动脉变窄后，会被动脉壁吸收。这种支架进入动脉血管6个月后开始分解，2年后完全消失，留下的是一根健康有活力的动脉。

在骨折治愈的过程中，由于附近的肌肉缺少活动，经常会出现萎缩现象，这一直是一个令人头痛的问题。不过现在以色列公司StimuHeal利用MyoSpare解决了这个问题。MyoSpare是一种利用电池操作的仪器，它利用微电刺激锻炼肌肉，让它们在骨折治疗过程中继续保持强壮有力。

由于受到疤痕组织阻挠，神经元无法沿着受伤脊髓生长。不过美国西北大学研发的一种纳米凝胶(nanogel)解决了这一障碍。这种液体纳米凝胶被注入人体后，它会自动聚集成纳米纤维框架。这种纤维里的缩氨酸，将指示在通常情况下会形成疤痕组织的干细胞产生可促进神经生长的细胞。与此同时，这个框架将支持新神经轴突沿着脊髓生长。

艾勒兹-利波曼(Erez Lieberman)的祖母突然摔倒后，他希望能确保这种事情以后不再发生。美国麻省理工学院研究生利波曼说：“然而直到几年后我到美国宇航局工作，才发现一个让该梦想变成现实的方法。” 利波曼的iShoe利用为监控从太空中返回的宇航员的平衡能力研发的技术，分析脚上分配的压力。医生可以利用这种鞋垫，在老年患者摔倒以前，诊断出他们的 平衡问题。

美国麻省理工学院研究员研发的一种自动轮椅，可以按照人们的指令，带他们到他们希望去的任何地方。这种轮椅利用Wi-Fi，通过患者确定的位置，例如“这是我的房间”或者“我们在厨房里”等，了解周围的环境。Wi-Fi跟全球定位系统不一样，前者在室内也能发挥良好作用。现在，相关人员正在对现有模型进行测试，有一天这种轮椅将装备照相机、激光测距仪和一个防撞系统。

肥胖总是与二型糖尿病相伴而生。随着时间推移，二型糖尿病会使胰腺受损。总部设在马萨诸塞州的GI Dynamics公司或许可以通过防止食物不接触肠壁，让肥胖患者恢复到健康体重。Endobarrier内膜法是通过口腔把内窥镜送入体内，并在小肠入口2英寸处铺设这种内膜，该部位是肠壁吸收卡路里最多的地方，该部位以下的肠壁还将进一步吸收食品中的养分。采用胃肠道内膜方法跟采用胃旁路手术不一样，这种方法无需手术，

就在不久前，如果你想知道自己的肝脏是否健康，经常必须接受非常痛苦的活组织切片检查。不过现在好了，法国公司EchoSens已经研发出一种可在5分钟内扫描出肝脏是否受损的仪器。研究显示，随着受损的肝脏慢慢变硬，弹性会越来越不好。因此，这种被称作瞬时弹性成像(FibroScan)的仪器，利用超声波测量肝脏的弹性。

壁虎脚上覆盖着一层纳米茸毛，这些茸毛利用分子间的力，让壁虎牢牢趴在物体表面。美国麻省理工学院的科学家根据这一原理，已经研发出一种粘合剂，医生可以利用这种东西粘贴伤口或者胃溃疡产生的破洞。这种粘合剂具有弹性、防水，而且制作这种粘合剂的材料可以在伤愈的过程中慢慢分解掉。

美国有超过1500万名成年人患有肾病，这种疾病经常会削弱肾脏清除血液中的毒素的能力。常规肾透析过程包括：每周在医院进行3次透析。然而总部设在洛杉矶的Xcorporeal公司研发的一种人造肾，可以昼夜不停地清除血液中的毒素。这种仪器不仅完全自动化，由电池驱动，具有防水功能，而且重量不超过5磅，非常方便携带。

中风幸存者利用英国朴茨茅斯大学研发的一种虚拟现实康复程序进行治疗，病情将会恢复更快。当一名患者在走步机上步行时，他们看到的运动图像让他们产生错觉，感觉自己的行走速度比实际上更慢。因此，患者不仅会加快脚步，而且步行距离也会更远。不过他们在做这些时，并不会经理更多痛苦。

要想使假肢更有力，通常需要体积较大的电池组给它们供能。然而范德比尔特大学的科学家迈克尔-哥德法伯提出了一种可行性选择能源：火箭推进剂。多亏有一种铅笔大小的单组元火箭发动系统，哥德法伯的假肢能举起20磅重的东西，比现有假肢可举起的物体重量多3到4倍。单组元火箭发动系统经常被用来为轨道上的航天飞机提供动力。这种推进剂——过氧化氢可为正常活动的假肢源源不断地提供18小时能量。