安塞斯:用生物材料帮助人体康复

04/02/2021
03 - Good Health & Well Being

克里斯蒂·安塞斯(Kristi Anseth)是美国最杰出的工程师之一,她引领着以工程学与生物学相融合的方式开发响应型生物材料来刺激组织再生和药物输送。她和她的团队正在探索各种材料及方法,帮助软骨再生,刺激骨骼更快愈合并扩大对心脏疾病的了解。她获得了2020年欧莱雅-联合国教科文组织杰出女科学家奖(北美洲) ,以表彰她通过结合工程学与生物学方式,开发有助于促进组织再生和更有效输送药物的创新型生物材料方面的杰出贡献。

在实验室之外,安塞斯教授还与他人共同创立了一家企业,生产促进伤口愈合的材料。将来,她设想通过设计出工程微型类器官或复杂组织,进一步阐明复杂疾病并发现新的治疗途径。她的终极科学梦想是减轻、甚至消除衰老带来的影响。

    我们在不断优化生物材料的设计,以指导愈合、靶向细胞或按需释放药物。我希望我们正在研发的一些生物材料能够创造出更好的医疗产品。它们不仅可以提高生活质量,还可以挽救人们的生命。

    克里斯蒂·安塞斯(Kristi Anseth)教授

    安塞斯教授热衷于利用她的工程技术改善人类健康。她从细胞生物学、化学工程和医学的交叉领域入手,为推进生物材料做出了巨大贡献。她的工作提高了多学科研究在解决社会挑战中的价值,并使她成为了极少数被选入工程院、医学院与科学院——三大美国国家科学院的工程师之一。

    在她的早期研究中,安塞斯教授使用水凝胶促进人体组织生长。培养和观察这些凝胶中的细胞有助于设计可优化药物在体内的传递和功效的生物材料。水凝胶的主要成分是水,与人体高度相容、无毒,并且为我们自身的自然组织提供了类似的灵活性,使人体能够更好地接受凝胶中“隐藏”的药物。

    她回忆起她开始使用光学显微镜探索三维生物材料中的细胞并实时跟踪其功能时的启蒙时刻。

    她说:“我曾被一个独特的见解打动,那就是可以在活细胞存在的情况下进行化学反应。” 如今,她和她的团队利用各种光的波长来创建和修改他们的四维材料。 “观察细胞如何对周围生物材料支架(由水凝胶制成的支架)的变化做出反应,是一件令人惊奇且震撼的事情。这有助于我们设计更好的生物材料与人体进行交互。”

    在组织再生的背景下,患者的细胞与水凝胶支架融合在一起。随着细胞的繁殖,它们可以被引导形成不同类型的组织(从皮肤到骨骼、再到肌肉或软骨),然后再被放置到人体内的精确位置。 2003年,安塞斯教授和她的团队率先使用光驱动化学技术,设计出了一种注射式、可生物降解型的软骨再生材料。

    她在开发光聚材料(对光敏感的水凝胶)方面的工作对生物材料的创造产生了重要影响,这些生物材料的属性可以随着组织开始自然再生而按需更改(例如降解或软化)。它还揭示了一些帮助组织更快恢复的新方法。

    安塞斯教授的开拓之旅根植于美国西部的“协作精神” ,它蕴含着无畏的探险家、追求美好生活的寻矿者和边境家庭的丰富历史。作为斯堪的纳维亚移民家庭的后裔,她从她的祖父母和曾祖母那里感受到了“辛勤工作和教育”的价值。20世纪初,她的曾祖母作为单身女性在北达科他州定居。正是在这里,安塞斯教授目睹了日食。这使她第一次对宇宙产生了好奇。 “我对那一刻记忆犹新。” 她回忆说,“能坐在前排真的是太棒了……我被周围的宇宙迷住了。”

    在一位学校化学老师的启发下,安塞斯开始从事科学工作,并且得到了一位对她的能力充满信心的大学教授的指导,这坚定了她专功生物工程的决心。她深信导师制的力量。安塞斯坚定地致力于为实验室中的300多名学生提供支持,其中一半以上为女性,这大大超过了工科类学生全国平均水平20%。她认为科学家在鼓励更多女孩在美国学习科学方面发挥着关键作用,特别是通过强调它对社会的积极影响。

    她认为,流行文化也应该提高对顶尖女科学家的认识并向她们致敬。例如她的同事阿诺德(Frances Arnold),第一位获得诺贝尔化学奖的美国女性;以及卢梭(Margaret Hutchison Rousseau),第一位获得化学工程博士学位的女性。

    我的目标是,当被要求说出一位科学家或工程师的名字时,任何孩子或成年人都会首先说出并看到一名成功的年轻女性。

    克里斯蒂·安塞斯(Kristi Anseth)教授

    作为一名科学界的女性,安塞斯教授起初对担任领导职务有所迟疑,但她意识到虽然她已获得许多奖项和荣誉,自己仍需要证明自己。尽管如此,她在晋升过程中遇到的障碍相对较少,并一路得到了“强大的朋友圈以及拥护者”的支持。

    多项研究证实,多样性催生了重大发现、新思想和卓越解决方案。安塞思教授决定“应协同努力招募、鼓励和协助妇女和代表比例不足的个人从事科学和工程方面的职业。”重要的是,赋予更多女科学家成为领导者的权能将有助于确保以更平衡的方式定义研究价值并推动有益于男性和女性两者的科学。

    妇女是才华横溢的杰出社区建设者。她们乐于接受有创意的想法、尊重他人、大胆果断,能迅速确保合适的人受到认可,并致力于有目的的研究。我期待在支持下一代女科学家方面发挥更显著的作用,并帮助确保女孩在科学领域的未来不受任何限制。

    克里斯蒂·安塞斯(Kristi Anseth)教授