Budování šest milionů dolarů člověka

Vyměnitelné části těla znějí jako něco ze sci-fi (nebo hororu) filmu. Ale pro ty, kteří chybí končetiny, kteří potřebují transplantaci orgánů, nebo mají poškození zraku nebo sluchu, by to mohlo znamenat nový životní život díky biomedicínským inženýrům, kteří se postaví výzvě.

Člověk by si mohl představit budoucnost, kdy se lidé rozhodnou pro nahrazení funkčních částí těla těmi, které jim mohou propůjčit nadlidské schopnosti. Vize kyborgů se však rychle zapomenou, když je osoba, která ztratila zrak, obnovena pomocí sítnicového implantátu poháněného mikročipem nebo profesionální tanečnice, která při národní tragédii ztratila nohu, je schopna znovu vystupovat na pódiu.

Švýcarský psycholog Bertolt Meyer testoval meze toho, kolik lidského těla lze replikovat a nahradit, a pracoval s inženýry robotů na vytvoření robota, který byl vytvořen podle sebe. Meyer má protetickou ruku - i-limb ultra revoluci - která byla dokumentována v dokumentu BBC Jak vybudovat bionického muže . Takže měl dobrou pozici, aby sestavil robota Rexe z celé řady protetik, dokonce mu poskytl oběhový systém. Když se Meyer potýká s robotem s vlastní vizáží a frustrovaně neohrabaným tělem, je zpočátku zoufalý, ale jeho obavy jsou rychle rozptýleny, když Rex dobře naviguje světem a po cestě přitahuje obdivovatele.

I když nás Rex kdykoli plně nenahrazuje, slouží jako model toho, co je možné, když technologická vynalézavost splňuje biologii. Podívejte se na naši prezentaci, kde najdete další příklady.

1 Kůže

Umělá kůže se může cítit skutečná pro osobu, která se jí dotýká, ale nemusí příjemci transplantace poskytnout přílišný pocit. Vědci z Technion-Israel Institute of Technology vytvořili pomocí nanočástic se zlatou monovrstvou vrstvou e-skin, který je na dotyk desetkrát citlivější než alternativy. E-skin je flexibilní a je schopen detekovat tlak, teplotu a vlhkost.

• 2 Lebka

  Žena v Nizozemsku, která trpí poruchou kostí, měla zesílenou lebku, která ohrožovala její život. Lékaři z University Medical Center Utrecht se obrátili na 3D tisk a vytvořili pro ni novou lebku. S tlakem na její mozek zmizely potíže, které měla s viděním a motorickým ovládáním.

  Podobně zachránila mladá dívka v Číně titanová 3D lebka po utrpení vážného případu hydrocefalu. Její hlava narostla čtyřikrát oproti normální velikosti. Lékaři odstranili část její lebky, vypustili tekutinu a vyměnili kost za tištěný implantát.



3 mozek

Obnovení ztracené funkce mozku je často ponecháno na mozku samotném. Ukázalo se však, že umělý mozeček na čipu obnovuje ztracenou funkci mozku u potkanů. Na izraelské tel Avivské univerzitě vědci odpojili krysí mozek, který zabránil blikání v reakci na podnět. Po implantaci čipu byli schopni naučit krysy reagovat v reakci. Vědci věří, že jejich nálezy mohou jít nad rámec obnovení funkčnosti a zlepšit mozkové schopnosti.

Výzkumný tým na University of Pittsburgh Medical Center, který překonal model potkana, byl schopen outsourcovat funkci paže od muže, který byl kvadriplegikem po dobu 10 let, do robotické paže. Implantováním dvou polí elektrod do mozku člověka a následným připojením přijímače k ​​lebce je schopen cítit pocit přes rameno a dostatečně ho ovládat, aby mohl držet sklenici a provádět další úkoly.

DARPA mezitím zkoumá mozkové implantáty, které by mohly vést ke zlepšení mentálních schopností lidí. Organizace se zavazuje, že vyvine 62 milionů dolarů na vývoj implantátu, který by přenášel data mezi mozkem a zařízeními. Agentura backhandedly uznává, že její cíl nemusí být proveditelný tím, že si všimne, že úspěch by vyžadoval „integrované průlomy v mnoha oborech, včetně neurověd, syntetické biologie, elektroniky s nízkým výkonem, fotoniky, balení a výroby zdravotnických prostředků, systémového inženýrství a klinického testování“.



4 oči

I když je vidění 20/20, není to jednoduché. Vidění obrazu je vícestupňový proces, nikoli přímý, a provádí se přes jemnou neuronovou síť. Na Stanfordské univerzitě vědci pracují na fotovoltaické sítnicové protéze, aby obnovili zrak těm, kteří mají slepotu v důsledku určitých sítnicových podmínek, jako je retinitis pigmentosa a makulární degenerace. Implantát stimuluje neurony sítnice a dokončuje část vizuálního procesu, který je negativně ovlivněn degenerativními onemocněními sítnice. Na rozdíl od předchozích implantátů, které se spoléhaly na extraokulární napájecí zdroje, implantát týmu Stanford získává svou energii přeměnou světla na elektrický proud pomocí brýlí. Systém je v klinických studiích v Národní oční nemocnici Quinze-Vingts v Paříži.



5 uší

Říká se, že když ztratíte jeden ze svých smyslů, ostatní se zaostří. Rich Lee, který nechtěl nechat to na okolních důkazech, nechal v uších implantovat umělce pro modifikaci těla sluchátka. Sluchátka používají magnety, které fungují jako reproduktory a cívky k přenosu zvuku a výrazně zesilují to, co Lee slyší, aby mohl procházet svět pomocí echolokace.



6 Čelisti

Laserem slinutá, 3D tisknutá čelist byla úspěšně implantována od ženy, která přišla o vlastní infekci kostí. Čelisti byly složeny z tisíců vrstev a opatřeny bioceramickým povlakem. Řešením byla práce lékařů na Hasselt University v Nizozemsku.

• 7 Umělé srdce

  Čekání na dárce srdce může být takové, které pacienti nepřežijí. Aby jim bylo více času, vyvinuli vědci SynCardia, umělé srdce. SynCardia nahrazuje ventily a komory a pracuje s externím zdrojem energie, který umožňuje pacientům opustit nemocnici a pokračovat ve svém životě. Nicméně varovné slovo: v poslední době došlo k některým problémům, včetně smrti, ke které mohlo dojít v důsledku selhání kompresoru.



8 paže

Segway nikam nešel. Ale jeho vynálezce, Dean Kamen, se posunul k vytvoření protézy paží ovládané myslí. Rameno Deka je velikost a hmotnost průměrného ramene a umožňuje malou kontrolu motoru natolik velkou, že si uživatel může vyzvednout hrozen. Rameno bylo vyvinuto jako součást projektu DARPA a nyní získalo schválení FDA.

• 9 Leg

  Hugh Herr má větší motivaci než většina ostatních k vytváření bionických nohou - nosí je. Poté, co při horolezectví ztratil nohy na omrzliny, začal protetiku upravovat. Nyní je ředitelem skupiny Biomechatronics Group v laboratoři MIT Media Lab. Vedl tým, který vyrábí protetické protézy dolních končetin a které se pohybují biologičtěji než mechanicky. Robotická protéza kotník-noha, kterou tým navrhl, je první, která umožňuje přirozenou chůzi.



10 Ledviny

Vědci z Huazhong University of Science and Technology v Číně vytvořili miniaturní, funkční ledviny pomocí 3D tisku. Skládají se z 90 procent živých buněk a fungují téměř přesně jako skutečné ledviny. S několika úpravami a vylepšeními je možné, že jednoho dne budou připraveni k implantaci do lidí.