Izgradnja čovjeka vrijednog šest milijuna dolara

Zamjenjivi dijelovi tijela zvuče kao nešto izvan znanstvenofantastičnog (ili horor) filma. Ali onima koji nedostaju udove, kojima treba transplantacija organa ili imaju oštećenje vida ili sluha, to bi moglo značiti novo zakupljivanje života zahvaljujući biomedicinskim inženjerima koji su izazov.

Moglo bi se zamisliti budućnost u kojoj će se ljudi odlučiti za djelovanje tijela zamijenjene onima koji im mogu dati nadljudske sposobnosti. Ali vizije kiborgova brzo se zaboravljaju kada ga je osoba koja je izgubila vid vratila s implantatom mrežnice na mikročip ili profesionalna plesačica koja je izgubila nogu u nacionalnoj tragediji ponovno u stanju izvesti na pozornici.

Ispitujući granice koliko ljudskog tijela možemo ponoviti i zamijeniti, švicarski psiholog Bertolt Meyer radio je s inženjerima robotike na stvaranju robota po uzoru na sebe. Meyer ima protetsku ruku - ultra revoluciju i-ekstremiteta - što je dokumentirano u BBC-evom dokumentarcu Kako graditi bionskog čovjeka . Znači, bio je u poziciji da sastavi robota Rexa iz niza protetika, čak mu je dao i cirkulacijski sustav. Kad se suoči s robotom s vlastitim vidom i frustrirajuće nezgrapnim tijelom, Meyer je u početku u nevolji, ali njegove se brige brzo otklanjaju kada Rex dobro obilazi svijet i privlači obožavatelje na put.

Dok nas Rex uskoro ne potpuno zamjenjuje, on nam služi kao uzor onome što je moguće kad se tehnološka iznajdljivost susretne s biologijom. Pogledajte naš prezentacijski prikaz za više primjera.

1 Koža

Umjetna koža može se osjećati stvarnom osobi koja je dodiruje, ali primatelju transplantacije možda neće pružati puno osjećaja. Koristeći nanočestice zlatne monoplastike zatvorene, istraživači Tehnološkog instituta u Izraelu stvorili su e-kožu koja je 10 puta osjetljivija na dodir od alternativa. E-koža je fleksibilna i sposobna je otkriti pritisak, temperaturu i vlažnost.

• 2 lubanja

  Žena u Nizozemskoj koja pati od koštanog poremećaja imala je zadebljanju lubanje koja joj je prijetila životu. Liječnici Sveučilišnog medicinskog centra Utrecht okrenuli su se 3D-tisku kako bi stvorili novu lubanju za nju. Pritiskom na njen mozak nestale su poteškoće koje je imala s vidom i motoričkom kontrolom.

  Mladu djevojku u Kini na sličan je način spasila lubanja s titanom u 3D obliku nakon što je pretrpjela ozbiljan slučaj hidrocefalusa. Glava joj je porasla četiri puta više od normalne veličine. Liječnici su joj uklonili dio lubanje, isprali tekućinu i kost zamijenili ispisanim implantatom.



3 Mozak

Vraćanje izgubljene moždane funkcije često je prepušteno samom mozgu. No, dokazano je da umjetni mozak na čipu vraća izgubljene moždane funkcije kod štakora. Na izraelskom Sveučilištu u Tel Avivu, istraživači su odspojili mozak štakora, što ga je spriječilo da treperi reakcijom na stimulans. Nakon što su ugradili čip, mogli su naučiti štakora da treperi kao odgovor. Istraživači vjeruju da njihova otkrića mogu nadići obnavljanje funkcionalnosti i poboljšati sposobnosti mozga.

Nadilazeći model štakorica, istraživački tim Medicinskog centra Sveučilišta u Pittsburghu uspio je dodijeliti funkciju oružja od čovjeka koji je bio četveronožak već 10 godina do robotske ruke. Ugradnjom dva niza elektroda u čovjekov mozak, a zatim pričvrstiti prijemnik na lubanju, on može osjetiti senzaciju preko ruke i dovoljno je kontrolirati da može držati čašu i obavljati druge zadatke.

DARPA, u međuvremenu, pregledava implantate u mozgu koji bi mogli rezultirati poboljšanjem mentalnih sposobnosti ljudi. Organizacija izdvaja 62 milijuna dolara za razvoj implantata koji bi prenosio podatke između mozga i uređaja. Agencija potvrdno priznaje da njen cilj možda neće biti izvediv napomenuvši da će za uspjeh biti potrebni "integrirani proboji u brojnim disciplinama, uključujući neuroznanost, sintetičku biologiju, elektroniku male snage, fotoniku, pakiranje i proizvodnju medicinskih proizvoda, inženjering sustava i klinička ispitivanja."



4 Oči

Čak i kada je vid 20/20, to nije jednostavno. Vidjeti sliku postupak je u više koraka, a ne izravni, a provodi se preko osjetljivog neuralnog spleta. Na Sveučilištu Stanford, istraživači rade na fotonaponskoj proteini mrežnice kako bi vratili vid onima sa sljepoćom koja su posljedica određenih stanja mrežnice, kao što su retinitis pigmentosa i makularna degeneracija. Implantat stimulira retinalne neurone, dovršavajući dio vizualnog procesa na koji negativno utječu degenerativne bolesti mrežnice. Za razliku od prijašnjih implantata koji su se oslanjali na ekstraokularno napajanje, implantat Stanfordovog tima dobiva svoju snagu pretvaranjem svjetlosti u električnu struju kroz par naočala. Sustav je u kliničkim ispitivanjima u Nacionalnoj očnoj bolnici Quinze-Vingts u Parizu.



5 Uho

Kaže se da kad izgubite jedno od osjetila, druga se izoštre. Ne želeći to prepustiti slučajnim dokazima, Rich Lee, koji je gubio vid, imao je slušalice koje su mu umetnile izmjene tijela u usta. U slušalicama se koriste magneti koji djeluju kao zvučnici i zavojnica za prijenos zvuka i uvelike pojačavaju ono što Lee čuje kako bi mogao kretati svijetom koristeći eholokaciju.



6 Čeljust

Lasersko sinterirana čeljust s 3D tiskom uspješno je implantirana ženi koja je izgubila vlastitu infekciju kostiju. Čeljust je bila sastavljena od više tisuća slojeva i dobila je biokeramičku oblogu. Rješenje je bilo rad liječnika sa Sveučilišta Hasselt u Nizozemskoj.

• 7 umjetno srce

  Čekanje davatelja srca može biti ono koje pacijenti ne prežive. Da bi im dali više vremena, istraživači su razvili SynCardia, umjetno srce. SynCardia zamjenjuje ventile i komore i radi s vanjskim napajanjem, ostavljajući pacijente da napuste bolnicu i nastave svoj život. Riječ opreza: međutim, nedavno su se pojavili problemi, uključujući smrt koja je mogla nastupiti kao posljedica kvara kompresora.



8 ruku

Segway nigdje nije išao. Ali njegov izumitelj, Dean Kamen, prešao je na izradu proteza ruku pod kontrolom uma. Deka ruka je veličine i težine prosječne ruke i omogućava malu kontrolu motora dovoljno veliku da korisnik može pokupiti grožđe. Ruka je razvijena u sklopu DARPA projekta i sada je dobila odobrenje FDA.

• 9 noga

  Hugh Herr ima više motivacije od većine za izgradnju bioničnih nogu - nosi ih. Nakon što je izgubio noge od smrzavanja tijekom penjanja na stijene, počeo je modificirati protetiku. Sada je direktor grupe Biomechatronics u laboratoriju MIT Media, i vodio je tim koji je napravio protetiku za noge koji se kreću na način koji je više biološki nego mehanički. Robotska proteza gležnja i stopala koju je tim dizajnirao prvi je koji omogućuje prirodan hod.



10 Bubrega

Istraživači Sveučilišta Huazhong za znanost i tehnologiju u Kini napravili su minijaturne, funkcionirajuće bubrege pomoću 3D ispisa. Sastavljene su od 90 posto živih stanica i funkcioniraju gotovo točno kao pravi bubrezi. Uz nekoliko prilagodbi i napretka, moguće je da će jednog dana biti spremni za ugradnju u ljude.