Строительство человека за шесть миллионов долларов

Сменные части тела звучат как что-то из фантастического фильма (или фильма ужасов). Но для тех, кому не хватает конечностей, нуждаются в пересадке органов или имеют нарушения зрения или слуха, это может означать новую жизнь, благодаря биомедицинским инженерам, которые готовы принять вызов.

Можно представить себе будущее, в котором люди предпочитают заменять функционирующие части тела теми, которые могут дать им сверхчеловеческие способности. Но видения киборгов быстро забываются, когда человек, потерявший зрение, восстанавливает его с помощью ретинального имплантата с питанием от микрочипа, или профессиональный танцор, потерявший ногу в результате национальной трагедии, снова может выступить на сцене.

Испытывая пределы того, сколько человеческого тела можно воспроизвести и заменить, швейцарский психолог Бертольт Майер вместе с инженерами-робототехниками создал робота, смоделированного по образцу самого себя. У Мейера протез руки - ультра-революция i-limb - который был задокументирован в документальном фильме BBC « Как построить бионического человека» . Таким образом, он был в хорошем положении, чтобы собрать робота Рекса из множества протезов, даже дав ему кровеносную систему. Когда Мейер сталкивается с роботом, у которого есть собственный облик и разочаровывающе неуклюжее тело, он вначале расстроен, но его проблемы быстро исчезают, когда Рекс хорошо ориентируется в мире и привлекает поклонников по пути.

Хотя Рекс не полностью заменит нас в ближайшее время, он служит моделью того, что возможно, когда технологическая изобретательность встречается с биологией. Проверьте наше слайд-шоу для большего количества примеров.

1 кожа

Искусственная кожа может быть реальной для человека, касающегося ее, но может не дать особого ощущения получателю трансплантата. Используя наночастицы, покрытые золотым монослоем, исследователи из Техниона-Израильского технологического института создали электронную кожу, которая в 10 раз более чувствительна к прикосновениям, чем альтернативы. Электронная кожа является гибкой и способна определять давление, температуру и влажность.

• 2 Череп

  У женщины в Нидерландах, которая страдает заболеванием костей, был утолщенный череп, который угрожал ее жизни. Врачи из университетского медицинского центра Утрехта обратились к 3D-печати, чтобы создать для нее новый череп. С ослаблением ее мозга исчезли трудности, которые у нее были со зрением и моторным контролем.

  Молодая девушка в Китае была также спасена титановым черепом с 3D-печатью после тяжелого случая гидроцефалии. Ее голова выросла в четыре раза по сравнению с нормальным размером. Врачи удалили часть ее черепа, слили жидкость и заменили кость отпечатанным имплантатом.



3 мозга

Восстановление утраченной функции мозга часто остается за самим мозгом. Но было показано, что искусственный мозжечок на чипе восстанавливает утраченную функцию мозга у крыс. В Тель-Авивском университете в Израиле исследователи отключили мозжечок крысы, что не позволило ему мигнуть в ответ на раздражитель. После имплантации чипа они смогли научить крысу моргать в ответ. Исследователи полагают, что их результаты могут выходить за рамки восстановления функциональности и расширения возможностей мозга.

Выходя за рамки модели крыс, исследовательская группа в Медицинском центре Университета Питтсбурга смогла передать функцию руки от человека, который в течение 10 лет страдал от паралича, роботу. Вживив два ряда электродов в мозг человека, а затем прикрепив приемник к его черепу, он может чувствовать ощущения через руку и контролировать его достаточно, чтобы он мог держать стакан и выполнять другие задачи.

DARPA, тем временем, изучает мозговые имплантаты, которые могут привести к улучшению умственных способностей людей. Организация выделяет 62 миллиона долларов на разработку имплантата, который бы передавал данные между мозгом и устройствами. Агентство недоверчиво признает, что его цель может быть неосуществимой, отметив, что успех принесет «комплексные прорывы во многих дисциплинах, включая нейробиологию, синтетическую биологию, маломощную электронику, фотонику, упаковку и производство медицинских устройств, системотехнику и клинические испытания».



4 глаза

Даже когда зрение 20/20, это не так просто. Просмотр изображения - это многоэтапный, а не прямой процесс, который осуществляется через тонкую нейронную сеть. В Стэнфордском университете исследователи работают над фотоэлектрическим протезом сетчатки, чтобы восстановить зрение у людей со слепотой, вызванной определенными заболеваниями сетчатки, такими как пигментный ретинит и дегенерация желтого пятна. Имплант стимулирует нейроны сетчатки, завершая ту часть зрительного процесса, на которую негативно влияют дегенеративные заболевания сетчатки. В отличие от предыдущих имплантатов, в которых использовались экстраокулярные источники питания, имплант из команды Стэнфорда получает энергию, преобразуя свет в электрический ток через пару очков. Система находится в клинических испытаниях в Национальной глазной больнице Quinze-Vingts в Париже.



5 ухо

Говорят, что когда вы теряете одно из своих чувств, другие обостряются. Не желая оставлять это до косвенных доказательств, у Рича Ли, который терял зрение, были наушники, вживленные в его уши художником-модификатором тела. В наушниках используются магниты, которые служат динамиками и катушкой для передачи звука и значительно усиливают то, что слышит Ли, чтобы он мог ориентироваться в мире с помощью эхолокации.



6 челюсти

Спеченная лазером 3D-печатная челюсть была успешно имплантирована женщине, которая потеряла свою собственную из-за инфекции кости. Челюсть состояла из тысяч слоев и имела биокерамическое покрытие. Решением стала работа врачей в университете Хасселта в Нидерландах.

• 7 Искусственное Сердце

  Ожидание донора сердца может быть таким, что пациенты не выживают. Чтобы дать им больше времени, исследователи разработали SynCardia, искусственное сердце. SynCardia заменяет клапаны и желудочки и работает от внешнего источника питания, позволяя пациентам покидать больницу и продолжать свою жизнь. Однако предостережение: в последнее время возникли некоторые проблемы, в том числе смерть, которая могла произойти в результате отказа компрессора.



8 рука

Сегвей никуда не ходил. Но его изобретатель, Дин Камен, приступил к созданию протеза руки с контролем сознания. Рука Deka имеет размер и вес средней руки и позволяет достаточно маленькому управлению двигателем, чтобы владелец мог собирать виноград. Рука была разработана как часть проекта DARPA и теперь получила одобрение FDA.

• 9 Нога

  У Хью Херра больше мотивации для наращивания бионических ног - он их носит. Потеряв ноги от обморожения во время скалолазания, он начал модифицировать свое протезирование. Теперь он директор группы биомехатроники в MIT Media Lab и возглавлял команду, которая занималась протезированием ног, двигаясь скорее биологически, чем механически. Роботизированный протез голеностопного сустава, разработанный командой, является первым, способствующим естественной походке.



10 почек

Исследователи из Университета науки и технологии Хуажонг в Китае создали миниатюрные, функционирующие почки с помощью 3D-печати. Они состоят из 90 процентов живых клеток и функционируют почти так же, как настоящие почки. С некоторыми изменениями и улучшениями возможно, что однажды они будут готовы внедриться в людей.