Изграждане на шест милиона долара

Сменяемите части на тялото звучат като нещо извън научнофантастичен (или ужас) филм. Но за тези, които нямат крайници, които се нуждаят от трансплантация на органи или имат нарушения на зрението или слуха, това би могло да означава нов наем на живот благодарение на биомедицинските инженери, които са изправени пред предизвикателството.

Човек би могъл да предвиди бъдеще, в което хората избират да функционират части от тялото, заменени с такива, които могат да им дадат свръхчовешки способности. Но визиите на киборгите бързо се забравят, когато човек, който е загубил зрението си, го възстанови с имплантат на ретината, захранван с микрочип, или професионален танцьор, загубил крака си в национална трагедия, е в състояние отново да излезе на сцената.

Тествайки границите на това колко голяма част от човешкото тяло може да бъде възпроизведено и заменено, швейцарският психолог Бертолт Майер работи с инженери по роботика, за да създаде робот, моделиран след себе си. Мейер има протезна ръка - ултра революцията на i-крайника - която беше документирана в документалния филм на BBC как да изградим бионичен човек . Така той беше добре позициониран да сглоби робот Рекс от редица протези, дори му даде кръвоносна система. Когато се сблъсква с робот със собствената си визия и разочароващо тромаво тяло, Майер първоначално изпитва безпокойство, но притесненията му бързо се отхвърлят, когато Рекс обикаля добре света и привлича почитатели по пътя.

Въпреки че Рекс не ни замества напълно в скоро време, той служи като модел за това, което е възможно, когато технологичната изобретателност отговаря на биологията. Вижте слайдшоуто ни за още примери.

1 кожа

Изкуствената кожа може да се почувства истинска за човек, който я докосва, но може да не създава много усещане на получателя на трансплантацията. Използвайки златни монослойни наночастици, изследователи от Технион-Израелския технологичен институт създадоха електронна кожа, която е 10 пъти по-чувствителна на допир от алтернативите. Електронната кожа е гъвкава и способна да открива налягане, температура и влажност.

• 2 Череп

  Жена в Холандия, която страда от костно разстройство, имаше сгъстяващ череп, който заплашваше живота й. Лекарите от Университетския медицински център Утрехт се насочиха към 3D печат, за да създадат нов череп за нея. С натиска на мозъка й изчезнаха трудности, които имаше с зрението и контрола на двигателя.

  Младо момиче в Китай по подобен начин беше спасено от титанов 3D-отпечатан череп, след като претърпя сериозен случай на хидроцефалия. Главата й бе нараснала четири пъти над нормалния си размер. Лекарите отстраниха част от черепа й, източиха течността и замениха костта с отпечатания имплант.



3 Мозък

Възстановяването на загубената мозъчна функция често се оставя на самия мозък. Но е показано, че изкуствен мозъчен мозък на чип възстановява загубената мозъчна функция при плъхове. В Израелския университет в Тел Авив изследователите изключиха мозъка на плъхове, което му попречи да мига в реакция на стимул. След като имплантират чипа, те успяха да научат плъха да мига в отговор. Изследователите смятат, че техните открития могат да надхвърлят възстановяването на функционалността и да подобрят способностите на мозъка.

Излизайки отвъд модела на плъхове, изследователски екип в Медицински център на Университета в Питсбърг успя да възложи функцията на ръката от мъж, който е бил четириплегичен от 10 години, до роботизирана ръка. Чрез имплантиране на два масива от електроди в мозъка на човека и след това прикрепя приемник към черепа му, той е в състояние да почувства през ръката и да го контролира достатъчно, така че да може да държи чаша и да изпълнява други задачи.

Междувременно DARPA разглежда мозъчни импланти, които биха могли да доведат до подобряване на умствените възможности на хората. Организацията отделя 62 милиона долара за разработване на имплант, който да прехвърля данни между мозъка и устройствата. Агенцията безнаказано признава, че целта му може да не е осъществима, като отбелязва, че успехът ще предприеме "интегрирани пробиви в множество дисциплини, включително невронаука, синтетична биология, електроника с ниска мощност, фотоника, опаковане и производство на медицински изделия, инженеринг на системи и клинични тестове".



4 очи

Дори когато зрението е 20/20, това не е праволинейно. Виждането на изображение е многоетапен процес, а не директен и се осъществява през деликатна неврална мрежа. В университета в Станфорд изследователите работят върху фотоволтаична протеза на ретината, за да възстановят зрението при тези със слепота в резултат на определени състояния на ретината, като ретинитна пигментоза и макулна дегенерация. Имплантът стимулира ретиналните неврони, завършвайки частта от зрителния процес, която е отрицателно повлияна от дегенеративни заболявания на ретината. За разлика от предишните импланти, които разчитат на екстраокуларни източници на захранване, имплантатът на екипа на Станфорд получава силата си чрез преобразуване на светлина в електрически ток чрез чифт очила. Системата е в клинични изпитвания в Националната очна болница Quinze-Vingts в Париж.



5 Ухо

Казва се, че когато загубите едно от сетивата си, другите се изострят. Не искайки да остави това на косвени доказателства, Рич Лий, който губеше зрението си, имаше слушалки, имплантирани в ушите от художник за промяна на тялото. Слушалките използват магнити, които работят като високоговорители и намотка, за да предават звук и значително усилват това, което Лий чува, така че да може да се движи по света, използвайки ехолокация.



6 Челюст

Лазерно синтерована, 3D-отпечатана челюст беше успешно имплантирана от жена, загубила собствената си чрез костна инфекция. Челюстта е съставена от хиляди слоеве и е с биокерамично покритие. Решението беше работата на лекарите от университета Хаселт в Холандия.

• 7 Изкуствено сърце

  Чакането на сърдечен донор може да бъде такова, което пациентите не оцеляват. За да им дадат повече време, изследователите разработиха SynCardia, изкуствено сърце. SynCardia заменя клапи и камери и работи с външно захранване, което позволява на пациентите да напуснат болницата и да продължат живота си. Дума за предпазливост обаче: напоследък има някои проблеми, включително смърт, която може да настъпи в резултат на отказ на компресора.



8 Arm

Segway не отиде никъде. Но неговият изобретател, Дийн Камен, премина към изработването на протеза с контролирана от ума ръка. Ръката Deka е размерът и теглото на средната ръка и позволява малък контрол на двигателя, достатъчно голям, за да може носителят да вземе грозде. Рамото е разработено като част от проект на DARPA и сега е получило одобрение от FDA.

• 9 крак

  Хю Хер има повече мотивация от повечето да изгражда бионични крака - той ги носи. След като изгуби краката си да замръзне при скално катерене, той започна да модифицира протезата си. Сега той е директор на групата по биомехатроника в лабораторията на MIT Media и ръководи екип, който изработва протезиране на краката, които се движат по начин, който е по-биологичен, отколкото механичен. Роботизираната протеза на глезена-крак, която екипът е проектирал, е първата, която позволява естествена походка.



10 Бъбреци

Изследователи от Университета за наука и технологии Huazhong в Китай са направили миниатюрни, функциониращи бъбреци чрез 3D печат. Те са съставени от 90 процента живи клетки и функционират почти точно като истински бъбреци. С няколко корекции и подобрения е възможно един ден те да са готови за имплантиране в хора.