Construirea omului de șase milioane de dolari

Piesele corpului înlocuibile sună ca ceva dintr-un film science-fiction (sau horror). Dar pentru cei care lipsesc membre, care au nevoie de un transplant de organe sau au deficiențe de vedere sau de auz, ar putea însemna o nouă închiriere a vieții, datorită inginerilor biomedicali care sunt în fața provocării.

S-ar putea imagina un viitor în care oamenii optează pentru a înlocui părți ale corpului care funcționează cu cele care le pot oferi abilități supraumane. Dar viziunile cyborg-urilor sunt repede uitate atunci când o persoană care și-a pierdut vederea s-a restaurat cu un implant retinian cu microcip sau un dansator profesionist care și-a pierdut piciorul într-o tragedie națională este capabil să efectueze din nou pe scenă.

Testând limitele cât de mult din corpul uman poate fi replicat și înlocuit, psihologul elvețian Bertolt Meyer a lucrat cu ingineri de robotică pentru a crea un robot modelat după el. Meyer are un braț protetic - ultra revoluția i-limb - care a fost documentat în documentarul BBC How to Build a Bionic Man . Așa că a fost bine poziționat pentru a asambla robotul Rex dintr-o serie de protetice, oferindu-i chiar un sistem circulator. Când este confruntat cu un robot cu propriul său vizaj și cu un corp frustrant, stângace, Meyer este întristat inițial, dar preocupările sale sunt repede respinse atunci când Rex navighează bine în lume și atrage admiratori pe parcurs.

Deși Rex nu ne înlocuiește pe deplin oricând în curând, el servește ca model pentru ceea ce este posibil atunci când ingeniozitatea tehnologică se întâlnește cu biologia. Vezi prezentarea noastră de diapozitive pentru mai multe exemple.

1 piele

Pielea artificială se poate simți reală pentru o persoană care o atinge, dar s-ar putea să nu ofere mult sentimentul destinatarului transplantului. Folosind nanoparticule acoperite cu monostrat de aur, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Technion-Israel au creat pielea electronică care este de 10 ori mai sensibilă la atingere decât alternativele. Pielea electronică este flexibilă și capabilă să detecteze presiunea, temperatura și umiditatea.

• 2 Craniu

  O femeie din Olanda, care suferă de o afecțiune osoasă, a avut un craniu îngroșat care i-a amenințat viața. Medicii de la Universitatea Medical Center Utrecht au apelat la imprimarea 3D pentru a crea un nou craniu pentru ea. Odată cu presiunea din creier, dificultățile pe care le-a avut cu vederea și controlul motorului au dispărut.

  O fată tânără din China a fost salvată în mod similar de un craniu imprimat 3D din titan după ce a suferit un caz grav de hidrocefalie. Capul ei crescuse de patru ori dimensiunea normală. Medicii i-au scos o parte din craniu, i-au scurs lichidul și au înlocuit osul cu implantul tipărit.



3 Creier

Restaurarea funcției creierului pierdut este adesea la latitudinea creierului în sine. Dar s-a dovedit că un cerebel artificial-pe-un cip a restabilit funcția creierului pierdut la șobolani. La Universitatea Tel Aviv din Israel, cercetătorii au deconectat cerebelul unui șobolan, ceea ce l-a împiedicat să clipească în reacție la un stimul. După implantarea cipului, au putut învăța șobolanul să clipească ca răspuns. Cercetătorii consideră că descoperirile lor pot depăși restabilirea funcționalității și îmbunătățirea abilităților creierului.

Trecând dincolo de modelul de șobolan, o echipă de cercetare de la Universitatea din Pittsburgh Medical Center a reușit să externalizeze funcția brațului de la un bărbat care a fost un quadriplegic de 10 ani până la un braț robot. Prin implantarea a două tablouri de electrozi în creierul omului și apoi atașarea unui receptor la craniul său, el este capabil să simtă senzația prin braț și să-l controleze suficient, astfel încât să poată ține un pahar și să îndeplinească alte sarcini.

DARPA, între timp, analizează implanturi cerebrale care ar putea duce la îmbunătățiri ale capacităților mentale ale oamenilor. Organizația angajează 62 de milioane de dolari pentru a dezvolta un implant care să transfere date între creier și dispozitive. Agenția recunoaște din nou că obiectivul său ar putea să nu fie realizabil, menționând că succesul ar avea „descoperiri integrate în numeroase discipline, incluzând neuroștiința, biologia sintetică, electronica cu putere redusă, fotonica, ambalarea și fabricarea dispozitivelor medicale, ingineria sistemelor și testarea clinică”.



4 Ochi

Chiar și atunci când viziunea este 20/20, nu este simplă. Vizualizarea unei imagini este un proces în mai multe etape, nu unul direct, și se desfășoară pe o rețea neurală delicată. La Universitatea Stanford, cercetătorii lucrează la o proteză retinică fotovoltaică pentru a restabili vederea celor cu orbire care rezultă din anumite afecțiuni ale retinei, cum ar fi retinita pigmentoasă și degenerarea maculară. Implantul stimulează neuronii retinei, completând partea procesului vizual care este afectat negativ de bolile degenerative ale retinei. Spre deosebire de implanturile anterioare care se bazau pe surse de alimentare extraoculare, implantul echipei Stanford își capătă puterea transformând lumina în curent electric printr-o pereche de ochelari. Sistemul se află în studii clinice la Spitalul Național de Ochi Quinze-Vingts din Paris.



5 Ureche

Se spune că atunci când îți pierzi unul dintre simțuri, ceilalți se accentuează. Nevrând să lase asta până la dovezi circumstanțiale, Rich Lee, care își pierdea vederea, avea căști implantate în urechi de către un artist cu modificări corporale. Căștile folosesc magneți care funcționează ca boxe și o bobină pentru a transmite sunet și amplifica foarte mult ceea ce Lee aude, astfel încât să poată naviga în lume folosind ecolocația.



6 fălci

O maxilară sinterizată cu laser, imprimată 3D, a fost implantată cu succes de la o femeie care și-a pierdut singura printr-o infecție osoasă. Maxilarul a fost compus din mii de straturi și i s-a dat o acoperire bioceramică. Soluția a fost munca medicilor de la Universitatea Hasselt din Olanda.

• 7 Inimă artificială

  Așteptarea unui donator de inimă poate fi una pe care pacienții nu supraviețuiesc. Pentru a le oferi mai mult timp, cercetătorii au dezvoltat SynCardia, o inimă artificială. SynCardia înlocuiește supapele și ventriculele și lucrează cu o sursă de alimentare externă, permițând pacienților să părăsească spitalul și să-și continue viața. Cu toate acestea, există o atenție: au apărut recent câteva probleme, inclusiv un deces care s-a putut produce ca urmare a defectării compresorului.



8 braț

Segway-ul nu a mers nicăieri. Inventatorul său, Dean Kamen, a trecut la realizarea unei proteze de braț controlate de minte. Brațul Deka este dimensiunea și greutatea unui braț mediu și permite controlul mic al motorului suficient de mare încât purtătorul să poată ridica un strugure. Brațul a fost dezvoltat ca parte a unui proiect DARPA și a primit acum aprobarea FDA.

• 9 Leg

  Hugh Herr are mai multă motivație decât majoritatea pentru a construi picioare bionice - le poartă. După ce și-a pierdut picioarele la îngheț în timp ce urca pe stâncă, a început să-și modifice protezele. Acum este directorul grupului de biomecatronică al MIT Media Lab și a condus o echipă care a făcut proteze pentru picioare care se mișcă într-un mod care este mai biologic decât mecanic. Proteza robotică de gleznă-picior pe care echipa a proiectat-o ​​este prima care permite o mers natural.



10 rinichi

Cercetătorii de la Universitatea de Științe și Tehnologie din Huazhong din China au făcut rinichii în funcțiune, prin intermediul imprimării 3D. Acestea sunt compuse din 90 la sută de celule vii și funcționează aproape exact ca rinichii reali. Cu câteva ajustări și avansări, este posibil ca într-o bună zi să fie gata de implantare în oameni.