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设计细胞的家

来源:艺术与设计 2018年06月16日 10:24   作者:fashion

如何设计细胞培养室

悦杨

芯片上的器官荣获了2015年英国博物馆评选的年度设计大奖,这是该奖项设立8年以来,第一次颁给了来自医疗领域的设计。而本届大奖最重要的事就是改变,它让博物馆开始探索新的领域。

生物研究专家杰拉尔丁·汉密尔顿(Geraldine Hamilton)正在向人们展示一个微小的透明的掌上物件,它看起来像是一块微缩的亚克力积木,上面有些开孔,有些内置的线型路径。汉密尔顿提醒人们千万不要小看了这块“积木”,因为它是我们人体的细胞能在体外存活的家。这个家的真正名字叫做芯片上的器官(Organs-on-Chips)。

芯片上的器官荣获了2015年英国博物馆评选的年度设计大奖(Design of the Year),这是该奖项设立8年以来,第一次颁给了来自医疗领域的设计。之前,伦敦奥运会的火炬设计、Plumen电灯泡的设计,以及扎哈·哈迪德(ZahaHadid)建筑事务所设计的阿利耶夫文化中心(Heydar Aliyev Center)都曾问津过这个年度设计大奖。“本届年度设计奖最重要的事就是改变,它让博物馆开始探索新的领域。”英国设计博物馆的总监迪岩·苏迪吉克(Deyan Sudjic)指出,“创造这一伟大产品的科学家团队,虽然没有来自传统的设计背景,然而他们做了显然很了不起的设计。”

芯片上的器官由哈佛大学威斯研究所(Wyss Institute)的唐纳德·因格贝尔(Donald Ingber)和丹·丹真安·休(Dan Dongeun Huh)设计开发。它是一个和人的活体细胞相连的微型设备,能够模仿复杂的人体组织结构、功能和整个器官的机械运动,目的是用来提升个性化的药品开发,加快对新药物的发现、降低新药开发成本。

通常情况下,测试一种新药物是否有疗效和服用安全有两大工具。一种是培养皿,另一种是动物实验。将人体的某处细胞取出来放在培养皿里,将它们从原生环境里剥离后,在新的环境里细胞往往就停止了正常的工作,原因是新的培养皿环境和它们赖以生长的身体环境大不相同了。而用动物来测试,的确可以提供十分有用的信息,但问题是往往动物实验不能预测人类在使用特定药物时会发生的情况。

“所以,我们需要更好的工具。”汉密尔顿说,“我们确实需要人类的细胞,但要找到一种方式在体外保持细胞活性。人类身体有着动态的环境,我们在不断的运动中,细胞也是如此。细胞生活在身体的动态环境中,长期经受机械力。因此,如果让细胞在身体外存活,我们就必须成为细胞的建筑师,要设计、策划和建造细胞在身体以外的家。”

科研人员创造的细胞之家,其实是一个最小的功能单位。这个家模拟了细胞的生物化学环境、功能和在身体中经历的机械拉力。在汉密尔顿手中展示给人们的正是一个生活在芯片里的人类肺细胞。“我们将细胞放入到那个小小的芯片里,在动态环境中的细胞可以和不同的其他细胞类型进行交互。”汉密尔顿说。

这样一来,研究人员就可以使用这些小细胞获得惊人的功能。比如,通过芯片来模仿并观察感染。在芯片上,将细菌细胞添加到肺细胞上,然后再添加人类的白细胞。白细胞是人体的防御者,当它们感觉到炎症,就会从血液进入肺,并吞噬细菌。于是,人们能通过芯片上活生生的肺部细胞观察到这种情况的发生。这是一个可视化的过程,能告诉人们大量关于细胞在芯片中活动的信息。通过使用芯片的这些功能,人们就可以开始探索潜在的新疗法了。

事实上,芯片上的器官还开发出了肠细胞的、肝细胞的、心脏细胞的和骨髓细胞的等。“现在,我们研发出了一整套不同器官的芯片,用在实验室中对疾病进行研究。”汉密尔顿接下来强调,“这项技术的真正力量是从这一事实衍生而来:我们可以将细胞通过液体连接起来。有流体流过这些细胞,然后我们可以互连多个不同的芯片,形成我们称之为‘虚拟的芯片人体。现在我们真的很兴奋。我们并不会制造一个芯片人体,我们的目标是要重新创建足够的细胞功能,使我们能够更好地预测人体反应。”

芯片上的器官是一个特殊的和值得授予2015年度设计大奖的产品,也是一个概念上听起来有点遥远、充满未来感和伦理上可靠的产品。设计大奖的评委会在给予这样的评价后,进一步肯定了它的创新意义和价值:“除了设计的先锋性以外,就它对医药和全球健康领域的潜在益处而言,它的实验性技术有不再用人体或者动物测试新药的潜质。”

作为芯片上的器官参评年度设计大奖的推荐人,MoMA博物馆建筑和设计领域的高级策展人兼研发部总监保拉·安东尼利(Paola Antonelli)称这个项目为“设计创新的体现——优雅美丽的造型,捕捉到了概念和高级的应用”。而安东尼利的这个评价,对于除过芯片上的器官以外的其他获奖作品而言,也同样击中了创新的关键和趋势。

事实上,2015年的大奖是评审团从70多个提名设计中评出的,评审团由艺术家安尼施·卡普尔(Anish Kapoor)担任主席。他对芯片上的器官的评价是“这是一个很棒的想法。融合了科技和设计,减少了用动物测试一个产品带来的问题。感觉就像是未来要面对的问题之一。”而所有的提名项目横跨了建筑、数字化领域、平面设计、时尚、产品设计和交通设计。如果有机会前往伦敦设计博物馆,那么这些好设计便可零距离尽收眼底。

由YooJungAhn、杰拉德·格罗斯(Jared Gross)和菲利普·哈班(Philipp Haban)设计的谷歌无人驾驶汽车,只要按一下按钮就能开动。这个车用来展示简单、友好和实用性,带给人们的惊喜包括了不用控制方向和踏板。由博彦·斯莱特(Boyan Slat)、简·德·松尼韦尔(Jan de Sonneville)博士和埃尔文·兹沃特(Erwin Zwart)提出的数字化创新项目“大洋清洁”计划号称是“有史以来最大的清洁项目”。这个项目之所以规模浩大,正是因为它通过当下互联网盛行的众筹方式,在水环保系统里开发了环境友好型、范围广以及高效的塑料袋清理模式。

在平面类的大奖中,人们看到了一个针对修复有缺陷的水果和蔬菜的广告。实际上,这种修复源自于人们内心对于畸形蔬果的看法。尽管那些长相看起来有些荒谬的土豆、丑陋的橘子以及失败的柠檬与同类相比,不太容易被人们一下子接受。然而这些畸形蔬果在本质上和同类蔬果一样好,包括营养价值,而且能节省30%的费用。这个系列的平面广告就是通过有创意、视觉上有艺术感的构思,来化解人们对于畸形蔬果的偏见。套用保拉·安东尼利的话说就是:造型美丽,捕捉到了概念。

此外,中央圣马丁大学的毕业生托马斯·泰特(Thomas Tait)提出了把色彩、裁剪、材料、观念和自信相融合的时尚系列服装概念。这些设计由于展示了科技与美学的未来融合,因而毫无悬念地摘得了时尚类设计的大奖。而位于圣地亚哥的开放和环境友好型大学建筑,以周围环境和露天广场的热质量为特点,为一所传授知识的学校创造了可持续的环境,降低了2/3的能耗。于是,该建筑成了年度设计大奖的建筑类胜出者。

选出那些对人们当前和未来生活产生影响的好设计,通过创新、智慧和才智解决不同的问题,这正是本届评委会共同的责任和所有获奖设计的共通之处。endprint

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