二是物质交换系统:如何替代胎盘功能,实现胚胎/胎儿与外界环境之间精确的氧气、二氧化碳、营养物质和代谢废物的交换?
三是环境模拟与监护:如何模拟母体的心跳声、血流声等物理刺激?
如何对胚胎/胎儿的生命体征(心率、血氧、脑波)进行无创、持续的精密监控和干预?
桃夭提出了不少设想,用来引导研究方向。
“我们可以尝试一种基于高分子材料和纳米纤维编织的‘仿生胎盘膜’,通过控制孔径和表面电荷,来实现选择性物质交换……”
“生命维持液的基础,是否可以建立在深入研究不同发育阶段羊水成分动态变化的基础上,再辅以精准的微泵注射系统进行实时调控?”
“对于环境模拟,除了物理震动,特定频率的声波和光脉冲,是否也对神经系统发育有积极作用?”
桃夭亲自参与设计育婴舱的机械结构、传感器布局和中央控制系统,将其打造成一个集生物、化学、物理、电子于一体的超级精密设备。
研发过程充满了各种挫折。
最初的生命维持液无法支持胚胎超过72小时;仿生胎盘膜频繁堵塞;传感器精度不够,无法及时预警胚胎的微弱痛苦信号……
实验室里堆满了废弃的原型机和记录失败数据的笔记本。
项目组内外都承受着很大的压力。
经过近两年艰苦卓绝的攻关,在经历了无数次配方调整、材料筛选、系统优化和动物实验(从小鼠到灵长类动物)后,“生命摇篮”项目终于迎来了曙光。
项目组成功制备出了能够稳定支持灵长类动物胚胎发育至足月的生命维持液。
其成分复杂精妙,包含了数百种营养因子、激素和生长因子,并能根据胎儿发育阶段进行智能调节。
仿生胎盘膜技术也取得突破,一种利用生物相容性极好的新型水凝胶材料,通过3D打印技术制造的、内部布满仿生血管网络的“人工胎盘”被开发出来,实现了高效且安全的物质交换。
第三代“育婴舱”原型机也臻于完善。
它看起来像一个精致的、充满未来感的椭圆形透明舱体,内部悬浮在恒温、恒湿、无菌的生命维持液中。
舱壁集成着密密麻麻的微型传感器,实时监测着内部的温度、pH值、溶氧量、代谢废物浓度,以及“居住者”的心跳、血氧、脑电波等数十项生理参数。
复杂的管路系统连接着一个个精密的储液罐和微泵,负责输入营养和排出废物。
中央控制系统基于桃夭设计的初级人工智能算法,能够根据监测数据,自动微调环境参数,模拟母体细微的变化。
动物实验取得了圆满成功!
数只通过体外受精、在“育婴舱”内发育足月的健康小猴子顺利“出生”。
它们活泼好动,生长发育指标与自然孕育的个体无异,神经系统检查也完全正常。
这标志着技术层面已经具备了进行人类临床试验的基础。

