编者按

经过数十亿年的进化，自然界的生物早已摸索出一套适应环境的最佳方案。而从这些生物中寻找灵感将帮助我们少走许多弯路。

今天，我们共同关注生物仿生技术。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

如果你想设计一种新工具来克服科学上的挑战，那么很可能进化论早已告诉了你答案。这并不是一场公平的竞争——大自然进行研发的时间比人类要长数十亿年。

这也是各个学科的科学家和工程师越来越多地转向仿生学（即从自然界中寻找灵感）的原因：从利用鲸鱼鳍空气动力学的风力涡轮机叶片，到基于流线型鸟喙形状设计的超高速列车，或者利用细菌产生石灰石的能力来制造可以自我修复的水泥砖。

我们看到越来越多的创意和产品都源于仿生学。毕竟，当你可以直接从大自然汲取时，为什么还要从头开始创造呢?

威尔士海洋生物技术公司 Jellagen 将目光投向了不起眼的水母，将其作为一种潜在的革命性生物材料的来源：下一代胶原蛋白。

Jellagen 公司的联合创始人 Andrew Mearns Spragg 在苏格兰东海岸冲浪时，曾遇到过大量的水母，于是萌生了利用水母的想法。人类活动引起水母数量激增，虽然大多数人认为这很麻烦，但 Mearns Spragg 却认为这是一种宝贵资源。

胶原蛋白是哺乳动物中含量最丰富的蛋白质，是几乎所有类型组织的关键组成部分。这意味着它在医疗、化妆品和制药行业均会有多种用途。

目前这些行业的胶原蛋白主要来自奶牛、猪和绵羊等哺乳动物。然而，关于哺乳动物胶原蛋白的使用依然存在许多担忧。例如可能会引起疾病的传播，这就需要更加安全的胶原蛋白。

Mearns Spragg 说：“水母胶原蛋白是古老的化学模板，也是生命之树中所有胶原蛋白的衍生地。水母胶原蛋白是所有胶原蛋白的根源，能与多种细胞类型兼容。”

水母的胶原蛋白不仅安全，不会引发疾病的传播，而且不易引起免疫系统的反应。这使得它成为哺乳动物胶原蛋白的理想替代品。

2021 年初，Jellagen 公司推出了一种胶原蛋白材料，用来培养研究用细胞。该公司还在积极研究水母胶原蛋白在诊疗和医疗设备方面的用途，包括伤口修复、再生医学和组织工程。

这是一个有力的例子，充分地说明了即使是在最不可能的地方，仿生学依然可以帮助我们在自然界中找到解决方案。

GreenBone 是一家意大利初创公司，致力于为骨缺损患者开发一种创新的骨移植支架。这些患者的骨缺陷可能是由于创伤、感染、癌症或仅仅是未愈合的骨折造成的。如果损伤超过数厘米，那么他们可以采用的解决方案就很有限。

为了解决这一问题，GreenBone 公司选择向大自然寻求帮助：将一种类似竹子的植物——藤条，作为支架材料，以促进骨骼再生。

GreenBone 的联合创始人兼首席执行官 Lorenzo Pradella 解释说：“这是一项受自然启发的项目，目的是寻找能够在骨头中维持组织再生的新型生物相容性材料，这促使我们选择与骨骼内部结构相似的植物。”

“研究人员认为藤条是最佳选择，因为它具有较好的承载能力，并且其内部的 3D 结构包含木质运输通道，与血管穿过骨骼的方式很像。”

藤木是根据骨缺损的尺寸来塑造的。然后它将进行一个化学过程，这一过程会保留其结构和形状，但会去除木质的生物成分。最终会得到一个白色的磷酸钙支架，该支架拥有仿照骨结构的内部多孔结构。一旦材料被植入缺损部位，患者的骨细胞就能移动到支架中，最终形成新的骨组织。

Pradella 相信，该公司的仿生方法能改变骨缺损患者的生活。“GreenBone 有望使患者的骨骼完全再生，更快地恢复正常生活。这将极大地改善患者的生活质量，同时降低社会成本。”

原创研发和设计是一项艰巨的任务。从大自然中寻找这种创新骨替代物的灵感，为我们使用“存在于大自然中”的骨类结构提供了机会。

总部位于巴黎的 Tissium 公司（前身为 Gecko 生物医学公司）开发了一种用于血管手术的密封剂，这种密封剂是利用加利福尼亚沙塔蠕虫的胶状分泌物开发的。

伤口的愈合是很棘手的问题。由于身体的不断运动，传统的外科胶经常难以固定，并且它们还会与周围的水分发生反应，减弱其效力。

相比之下，Tissium 公司的密封胶是疏水性的，具有较好的粘性。这意味着它能很好的保持在固有位置，不会被水分干扰或冲走。外科医生将这种生物胶涂抹在伤口处，并经紫外线照射，使其在几秒钟内固化。

该公司的首席执行官 Christophe Bancel 解释说：“我们试图解决的问题是设计一种粘性足够强的粘合剂，以承受血液和持续的运动的冲击，同时实现微创应用。”

这种密封胶的灵感来自加州沙塔蠕虫。这种海洋蠕虫以分泌一种粘合剂的能力而闻名。这种粘合剂能将沙子颗粒粘在一起，建造保护通道。这种粘合剂经过数百万年的进化已经趋近完善，可以快速凝结，也可以在潮湿的环境中轻易地发挥作用——这是较为理想的外科生物胶。

一项纳入 22 名接受颈动脉内膜切除术（一种去除颈动脉斑块以降低中风风险的手术）的患者的临床试验表明，使用密封胶后，84%的患者切口立即封闭。

该公司正在利用该技术来研发的其他方面的应用，包括神经重建和疝修补。“我们的粘合剂是一款受生物启发的产品，这只是公司作为创新者来支持更好愈合过程的第一步。”

进化已经将经过久经考验的设计散布在整个生物圈。从水母到热带藤蔓植物，再到海洋蠕虫，灵感几乎无处不在。仿生学，只受限于我们对自然世界的好奇心。

原文链接：

https://www.labiotech.eu/in-depth/biomimicry-biotech-nature-inspiration/

作者｜FARHANMITHA

编译｜温鑫

审校｜617

编辑｜咲