FDA正式批准人造面板，「電子面板、智慧假肢」時代何時到來？

近日，美國食品與藥品監督管理局（FDA）批准了全新「人造面板」產品：StrataGraft，用於成人熱燒傷患者的面板移植。

對於燒傷患者而言，常見的治療方式是去除損壞面板，然後摘取患者的健康面板，進行移植。

然而，面板移植手術隨時可能帶來感染風險，並在獲取健康面板的部位造成新的傷口。

燒傷患者的福音：人造面板

StrataGraftr人造面板產品，由真皮成纖維細胞和角質形成細胞組成，兩種面板細胞共同生長，形成了雙層結構，提供活細胞，支援機體自身的癒合能力。

使用人造面板產品後，患者自身的面板細胞，會逐漸取代因燒傷而損壞的面板細胞。

根據3期臨床試驗統計，71名燒傷面積達3%-37%的患者，經StrataGraft治療後，68人的燒傷部位，不需要「拆東牆補西牆式」的面板移植，其中83%的患者實現了持久的傷口閉合。

在不良反應方面，StrataGraft與常規的自體移植方法，表現差異並不大，均會出現常見的瘙癢、水泡、肥厚性疤痕和癒合受損症狀。

由於StrataGraft在產品開發的早期階段使用了動物細胞，因此存在傳播傳染病或病原體的風險。但在臨床研究過程中，未出現患者對StrataGraft產生排斥反應的情況，也沒有患者因不良反應而停止參與研究。

Mallinckrodt執行副總裁兼首席科學官Steven Romano，此前在接受採訪時談到：「幫助減少或消除自體移植需要的治療進步是非常必要的。」

截肢患者的福音：電子面板

移植的面板，隨著時間的增長，血液迴圈以及神經末梢會逐步建立，但如果表皮以下面板出現了較為嚴重的神經壞死，即便是移植而來的新面板，也可能會沒有觸覺。

當我們無法通過醫學手段，恢復觸覺，那能否通過在人造面板上覆蓋一層超薄感測器，讓其模擬真實觸感，並反饋到大腦？

更甚者，能否利用「人造電子面板」，覆蓋在截肢患者的假肢上，從而讓患者的假肢擁有觸覺、壓力、溫度等感知能力。

2020年，知名科學家鮑哲南院士在騰訊WE大會上講到：「我一生中最美好的記憶是，當我把我的小孩抱在懷中，輕輕撫摸他柔軟的小手和小臉的時候。如果媽媽不能撫摸她的孩子，或者在廚房做飯時被燙傷也沒感覺，你可以想象嗎？這就是戴著假肢、沒有感覺的病人每天所經歷的。」

讓電子面板變為現實，已經成為鮑哲南等科學家們一致的夢想。

鮑哲南介紹到，「電子面板」 需要解決三大最重要的問題：

第一，電子材料必須像面板一樣的柔軟，可以拉伸甚至自修復、生物降解；

第二，能夠真正感受到不同的物體；

第三，電子面板的訊號需要能夠被大腦識別。

從材料角度講，需要通過分子的設計，得到不同的材料。

分子由原子組成，當分子排列成不同的序列時，便帶來了不同的效能，比如擁有金屬效能，或者具有可拉伸性。

但如果這些分子所做成的材料質地剛硬，當人在運動時，要麼會束縛，要麼則發生化學鍵斷裂，導致電子器件無法工作。

因此，鮑哲南團隊提出用可以自行修復化學鍵的新型材料，即使化學鍵斷裂，也會自行重新修復，讓其具備可拉伸性和自修復性，甚至有生物降解的效能。

材料問題解決後，第二步需將這些材料，做成靈敏的感測器，識別壓力、形狀和溫度。

它既需要有靈敏度，也需要可以分辨外界不同的訊號。

「早期團隊開發了一個可以測壓力的金字塔型感測器。當感測器的塔尖受到壓力時，塔尖變形使得電訊號改變；壓力加大時，塔底變形使得電訊號的改變加大，這樣就可以測出不同的壓力。」

除了分辨壓力外，電子面板還要能辨別形狀。在壓力感測器上，加一層可以變形的薄膜，就可以檢測出變形，從而分辨出是一個草莓還是一個蘋果。

鮑哲南團隊還開發了一個溫度感測器，當溫度升高的時候，該材料會膨脹使金屬顆粒分開，從而讓導電力發生變化。

最後一步是讓 「電子面板」 的訊號被大腦識別。

「人類大腦，所接受的從面板來的訊號，是電的脈衝訊號，所以我們所做的人造面板，也必須能夠把感測器所得到的訊號，改變成脈衝的訊號。」

有了這個訊號之後，還需要把它與神經相連，通過神經傳輸到大腦。「所以人造面板必須非常柔軟，必須不傷害到我們的神經或者大腦。」 鮑哲南講述到。

該研究已經取得了實質性進展。鮑哲南團隊把材料植入小老鼠的身體，小老鼠仍可以正常地生活，這證明 「人造面板」 確實可以和生物體系相容。

雖然要真正用到人的身上還需要一段時間，但已經證實 「人造面板」 理念的可行性。

鮑哲南說：「我們現在已經有一系列的材料和電子器件，使得我們可以證實人造面板是可以做成的。」

「電子面板」下一站：智慧假肢

電子面板，本質上是，重建人的觸覺。

那麼殘疾人，能否安裝「智慧假手、假腿」，讓其假肢，除了擁有觸覺外，還能進行抓取等操作行為？

目前可部分實現的是，通過在機械手上安裝AI攝像頭等感測裝置，在人發出指令後（如類似於智慧音箱的語音指令），智慧假肢上的攝像頭，會通過識別目標物件，然後進行簡單的指定性操作。

但這類實現方式，並不自然，更像是人操作一個工具，而不是讓工具融為人的一部分，用大腦的意念便可控制和感受，與真肢一樣。

要走到這一步，則涉及到極其複雜的雙向腦機介面技術。

假設大腦要讓機械手做「開門」這一看似非常簡單的動作，可分解為：用手抓住門把手，然後旋轉。

首先，需要腦機介面，接收到大腦「開門」的意念訊號，並將其變成無線電訊號，傳遞到機械手上。

另一方面，機械手也要將握著門把手的壓力訊號，以及旋轉時把手鬆緊、肌肉控制的感覺，傳回到大腦中。

也就是說，它不僅需要把機械手接受到的訊號，傳輸給大腦，同時要採集大腦的「指揮」訊號，來控制目標物體。實現大腦與「機械手+物體」的雙向通訊。

這需要讓大腦發出的訊號和得到的反饋，匹配得尤為精確。讓機械手握門把手的力度，與大腦中形成的感覺和真手一致，否則發生的情況，可能是人腦中感覺自己已經把門把手抓得很緊了，但實際上，一轉動後，機械手就滑手了。

以更難控制力度的「抓雞蛋」為例。

其原理大致為，手指的感測器在測量到壓力後，要把訊號傳遞到大腦中的感知皮層電極，在大腦處理好資訊後，再通過運動皮層電極，將資訊傳出去，以這個資訊控制手部肌肉抓取雞蛋。

一開始，感測器感知到的力度和手真正抓的力度若不一致，雞蛋要麼抓不緊，要麼被捏碎，而接下來的過程中，需要利用AI提升感測器的準確度和精度。

目前來說，用雙向腦機介面的形式，讓假肢變得和真肢一樣：可感、可控，還為時尚早。但通過指令，以操控工具的形式，去控制假肢的時代，即將到來。

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內容參考：

http://www.biodiscover.com/news/research/738411.html

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1682767204927559794&wfr=spider&for=pc