Budovanie muža šiestich miliónov dolárov

Výmenné časti tela znejú ako film zo sci-fi (alebo hororu) filmu. Ale pre tých, ktorým chýbajú končatiny, ktorí potrebujú transplantáciu orgánov alebo majú poruchy zraku alebo sluchu, by to mohlo znamenať nový životný život vďaka biomedicínskym inžinierom, ktorí čelia tejto výzve.

Dalo by sa predvídať budúcnosť, keď si ľudia zvolia náhradu funkčných častí tela za tie, ktoré im môžu požičiavať nadľudské schopnosti. Vízie kyborgov sa však rýchlo zabudnú, keď osoba, ktorá stratila zrak, ju obnovila pomocou sietnicového implantátu poháňaného mikročipmi alebo profesionálna tanečnica, ktorá pri národnej tragédii prišla o nohu, je schopná znova vystupovať na pódiu.

Testovanie hraníc toho, koľko ľudského tela sa dá replikovať a nahradiť, švajčiarsky psychológ Bertolt Meyer pracoval s robotickými inžiniermi na vytvorení robota podľa jeho vzoru. Meyer má protetickú ruku - ultra revolúciu i-končatiny - čo dokumentoval dokument BBC How Build Bionic Man . Takže mal dobrú pozíciu na zostavenie robota Rexa z radu protetík, dokonca mu dal obehový systém. Keď sa Meyer stretne s robotom s vlastným výzorom a frustrujúco neohrabaným telom, je na začiatku znepokojený, ale jeho obavy sa rýchlo rozpadnú, keď Rex dobre naviguje svet a priťahuje obdivovateľov.

Aj keď nás Rex v dohľadnej dobe nenahrádza úplne, slúži ako vzor toho, čo je možné, keď sa technologická vynaliezavosť stretne s biológiou. Pozrite si našu prezentáciu, kde nájdete ďalšie príklady.

1 Skin

Umelá koža sa môže cítiť skutočná pre osobu, ktorá sa jej dotýka, ale nemusí príjemcovi transplantácie poskytnúť taký pocit. Vedci Technion-Israel Institute of Technology vytvorili pomocou nanočastíc so zlatou jednovrstvou vrstvou e-skin, ktorý je na dotyk desaťkrát citlivejší ako alternatívy. Elektronická pokožka je flexibilná a schopná detekovať tlak, teplotu a vlhkosť.

• 2 Lebka

  Žena v Holandsku, ktorá trpí poruchou kostí, mala zhrubnutú lebku, ktorá ohrozovala jej život. Lekári z Univerzitného lekárskeho centra v Utrechte sa zamerali na 3D tlač a vytvorili pre ňu novú lebku. S tlakom na mozog zmizli ťažkosti, ktoré mala so zrakom a motorickým ovládaním.

  Mladé dievča v Číne zachránila podobne lebka s titánovým 3D tlačením po vážnom prípade hydrocefalu. Jej hlava narástla štyrikrát oproti svojej normálnej veľkosti. Lekári odstránili časť jej lebky, vypustili tekutinu a nahradili kosť tlačeným implantátom.



3 Mozog

Obnovenie stratenej funkcie mozgu je často ponechané na samotnom mozgu. Ukázalo sa však, že umelé mozočky na čipe obnovujú stratenú funkciu mozgu u potkanov. Na izraelskej tel Avivskej univerzite vedci odpojili cerebellum potkana, čo bránilo blikaniu v reakcii na stimul. Po implantácii čipu mohli potkany naučiť blikať v reakcii. Vedci sa domnievajú, že ich zistenia môžu ísť nad rámec obnovenia funkčnosti a zlepšenia mozgových schopností.

Výskumný tím z University of Pittsburgh Medical Center, ktorý presahoval model potkana, bol schopný outsourcingovať funkciu ramena od muža, ktorý bol kvadriplegikom 10 rokov, robotickej ruke. Implantáciou dvoch polí elektród do mozgu človeka a následným pripevnením prijímača k jeho lebke je schopný cítiť pocit cez rameno a dostatočne ho ovládať, aby mohol držať pohár a vykonávať ďalšie úlohy.

DARPA medzitým skúma mozgové implantáty, ktoré by mohli viesť k zlepšeniu duševných schopností ľudí. Organizácia sa zaväzuje vyvinúť implantát, ktorý by prenášal údaje medzi mozgom a zariadeniami, 62 miliónov dolárov. Agentúra spätne uznáva, že jej cieľ nemusí byť uskutočniteľný tým, že by si všimol, že úspech by vyžadoval „integrované prielomy v mnohých disciplínach vrátane neurovedy, syntetickej biológie, elektroniky s nízkou spotrebou energie, fotoniky, balenia a výroby zdravotníckych pomôcok, systémového inžinierstva a klinického testovania“.



4 oči

Aj keď je videnie 20/20, nie je to jednoduché. Videnie obrázka je viacstupňový proces, nie priamy, a uskutočňuje sa cez krehkú neurónovú sieť. Na Stanfordskej univerzite vedci pracujú na fotovoltaickej sietnicovej protéze, aby obnovili zrak tým, ktorí sú slepí v dôsledku určitých sietnicových podmienok, ako je napríklad retinitis pigmentosa a makulárna degenerácia. Implantát stimuluje neuróny sietnice a dokončí časť vizuálneho procesu, ktorý je negatívne ovplyvnený degeneratívnymi ochoreniami sietnice. Na rozdiel od predchádzajúcich implantátov, ktoré sa spoliehali na extraokulárne zdroje energie, implantát tímu Stanford získava svoju silu premenou svetla na elektrický prúd pomocou okuliarov. Tento systém je v klinických skúškach v Národnej očnej nemocnici Quinze-Vingts v Paríži.



5 uší

Hovorí sa, že keď stratíte jeden zo svojich zmyslov, ostatní sa vyostria. Rich Lee, ktorý to nechcel nechať na okolitých dôkazoch, nechal implantovať do uší slúchadlá na úpravu tela. Slúchadlá používajú magnety, ktoré fungujú ako reproduktory a cievky na prenos zvuku a výrazne zosilňujú to, čo Lee počuje, aby mohol navigovať svet pomocou echolokácie.



6 Čeľusť

Laserom spekaná, 3D tlačená čeľusť bola úspešne implantovaná od ženy, ktorá prišla o infekciu kostí. Čeľusť sa skladala z tisícok vrstiev a dostala bioteramický povlak. Riešením bola práca lekárov na Hasseltovej univerzite v Holandsku.

• 7 Umelé srdce

  Čakanie na darcu srdca môže byť také, že pacienti neprežijú. Aby im dal viac času, vedci vyvinuli SynCardia, umelé srdce. SynCardia nahrádza ventily a komory a pracuje s externým napájaním, čo umožňuje pacientom opustiť nemocnicu a pokračovať v ich živote. Opatrné upozornenie: v poslednej dobe sa vyskytli určité problémy vrátane úmrtia, ku ktorému mohlo dôjsť v dôsledku zlyhania kompresora.



8 paže

Segway nikam nešiel. Jeho vynálezca, Dean Kamen, sa však posunul k vytvoreniu protéz paží ovládaných mysľou. Rameno Deka je veľkosť a hmotnosť priemerného ramena a umožňuje tak malé ovládanie motora, ktoré je dostatočne veľké na to, aby si užívateľ mohol vziať hrozno. Rameno bolo vyvinuté ako súčasť projektu DARPA a teraz získalo schválenie FDA.

• 9 Leg

  Hugh Herr má väčšiu motiváciu ako väčšina na budovanie bionických nôh - nosí ich. Potom, čo pri horolezectve stratil nohy na omrzliny, začal upravovať svoju protetiku. Teraz je riaditeľom skupiny Biomechatronics Group v laboratóriu MIT Media Lab. Vedie tím, ktorý vyrába protézy nôh a ktoré sa pohybujú spôsobom, ktorý je biologickejší ako mechanický. Robotická protéza členok-noha, ktorú tím navrhol, je prvá, ktorá umožňuje prirodzenú chôdzu.



10 obličky

Vedci z Čínskej univerzity vedy a technológie v Číne vytvorili miniatúrnu, fungujúcu obličku pomocou 3D tlače. Skladajú sa z 90 percent živých buniek a fungujú takmer presne ako skutočné obličky. S niekoľkými úpravami a vylepšeniami je možné, že jedného dňa budú pripravené na implantáciu ľuďom.