赵新宇

神奇的大自然总是给人类无尽的惊喜和启发。人们观察青蛙在水中的动作而发明了蛙泳，人们看到鸟儿在空中翱翔而想象飞行并最终发明了飞机，人们研究鱼鳔的功能而发明了潜水艇。可以说人类很多技能和工具都是从大自然那里学习来的。然而，大自然中还有很多东西，是人类目前学习不来的，比如壁虎断尾又可以再生，蝾螈断肢后也可以再生，而人类的大多数细胞损坏后是不能再生的。虽然科学家们正在研究断肢再生的秘密，但是目前的科技水平仍然无法实现这一奇妙的功能。为了弥补这方面的缺陷，人造骨骼材料应运而生。

图一 人造骨骼的组成结构　　　　　　 图二 人造皮肤

目前常用的人造骨骼材料的结构如图一所示，一般是由金属材料如钛合金作支架，无机材料如羟基磷灰石作表面涂层。由于采用了金属骨架，人造骨骼通常比人体骨骼的强度还要大。但是单纯采用金属材料是不行的，因为金属表面太光滑，而且金属材料的生物相容性也不好，所以当金属植入人体后金属表面很难附着组织细胞。为了克服这一难题，通常的解决方式是在金属表面镀一层无机材料羟基磷灰石。羟基磷灰石本身是人体骨骼的无机组成部分，与人体的组织细胞有很好的生物相容性。把这种人造骨骼材料植入人体后，组织细胞能够很快附着在羟基磷灰石的表面并开始生长，等新的肌肉组织长出后，肢体就能恢复如初了。

人造骨骼材料如此神奇，那么它是怎么制造的呢？人造骨骼材料的结构虽然简单，但是制造过程还是相当复杂的，涉及多学科交叉学问，包括计算机模拟、模型制造、金属骨架制造、无机涂层的附着等。由于每个人的骨骼大小形状都是有细微差别的，所以人造骨骼一般都是“量身定做”的，在制造人造骨之前要先扫描完好的对称部位的骨骼形状（人体大部分骨骼都是对称的），然后在计算机中进行模拟制图，按照图形制作骨骼模型，利用模型制造金属骨架，最后镀一层无机涂层。可见，人造骨骼材料的制造是一门高精尖的科学技术。

人造骨骼材料有这么多好处，那么还有没有类似的人造材料呢？当然有，目前科学家正在研究人造皮肤材料，如图二所示，与人类真实的皮肤在外观和力学性能上已经很接近了。相信在不久的将来就会有相关的商品出现。

图三 人造眼球

除此之外，还用纳米材料制成的人造眼球。这种人造眼球不仅可以像真的眼睛一样同步移动，也能通过电脉冲刺激大脑神经，看到精彩的世界。如图三所示，人造眼球通过摄像头采集光线，通过视觉神经控制眼球的移动。不仅可以实现“看”的功能还能达到美观的效果。

科学技术的发展使越来越多的设想成为现实，随着科研工作者的不断研究，在未来会有更多的人造器官出现，使人们的生活变得更加美好。