HelloBio

Technologia zawsze dążyła do dopasowania niewiarygodnego wyrafinowania ludzkiego ciała.Teraz elektronika i zaawansowane technologicznie materiały zastępują całe kończyny i narządy w połączeniu maszyny i człowieka. Jeszcze w tym roku zespół badaczy wypróbuje pierwszy bioniczny implant oka w Wielkiej Brytanii, który ma pomóc pacjentowi niewidomemu zobaczyć po raz pierwszy. Jest to jeden z nadzwyczajnych przełomów medycznych w tej dziedzinie, które przedłużają życie przez lata i zapewniają niemal naturalny ruch tym, którzy stracili kończyny.

Historia medycyny wypełniona jest opowieściami odważnych chirurgów zastępujących ludzkie części ciała sztucznymi i jeszcze odważniejszymi pacjentami mieszkającymi z nimi.Sztuczne serca biją już próbnie u kilku odważnych ludzi, a inżynierowie biomedycyny nieustannie ulepszają sztuczne kończyny. Powstają dziesiątki projektów high-tech, które wykorzystują najnowszą technologię komputerową, materiały syntetyczne i metody miniaturyzacji. Ale historia bionicznych wysiłków sięga tysięcy lat:

Rig-Veda, święty wiersz starożytnych Indii, napisany w czasie między 3500 i 1800 pne, opowiada historię królowej Vishpli, wojownika, który stracił nogę w walce i został wyposażony w żelazną protezę, aby mogła wrócić do gwałtownego konfliktu. Znacznie później, w roku 218 pne, rzymski generał Marcus Sergius stracił prawą rękę w bitwie podczas drugiej wojny punickiej.Chirurdzy zaopatrzyli go żelazną ręką, jak twierdzą historycy, iw ten sposób wyposażyli swojego Legionu w walkę z Kartagińczykami. Wniósł swoją tarczę do zwycięstwa z żelaznymi palcami zwiniętymi w kłębek.

Dzisiaj nauka o protetyce – część medycyny i inżynieria częściowa – sprawiła, że ​​powszechne stało się stosowanie dobrze funkcjonujących protez kończyn i stawów. Chirurdzy ortopedzi rutynowo zastępują nieprawidłowo działające biodra i kolana, gdy stawy te ulegają zużyciu lub ulegają chorobie. Chirurgia dopasowana do sztucznych barków, powoli rozwijana w ciągu ostatnich 30 lat, nie jest już rzadkością. A w Szkocji chirurdzy połączyli siły z inżynierami, aby wyposażyć kobietę w amputację w „bioniczne ramię”, z dłonią, łokciem i palcami, których ruchy pacjent kontroluje zdalnie za pomocą sygnałów elektronicznych, które generuje poprzez skręcanie mięśni klatki piersiowej i pleców. Wizja całkowicie „bionicznych ludzi” pozostaje domeną fantazji, od miłosnego potwora dr Frankensteina i poszukiwania serca przez Tin Woodman, do telewizji ” s „Six Million Dollar Man.” Postęp naukowy w dziedzinie sztucznych narządów wewnętrznych postępuje szybko, a wiele wersji znajduje się na wczesnym etapie eksperymentalnym. Niektóre są już tutaj, niektóre jeszcze tylko marzenie podstawowych badaczy. Oto krótki opis:

PUMPING UP HEARTS: Co najmniej trzy nowe wszczepione urządzenia do serca są obecnie poddawane próbom klinicznym.Producenci starają się o federalne zatwierdzenie trwale wszczepionych pomp u pacjentów, którzy nie kwalifikują się do przeszczepu, a nie tylko tymczasowe „mosty” dla pacjentów z niewydolnością serca oczekujących na oddane narządy. W przypadku pacjentów kardiologicznych, których serca często biją nieregularnie lub zgrzytają i drgają z synchronizacją, istnieją wszczepialne rozruszniki serca i „defibrylatory” – w tym kombinatory kardiowersyjne, takie jak chirurg, który wszczepił chirurgów tuż pod obojczykiem wiceprezydenta Dicka Cheneya w czerwcu ubiegłego roku po tym, jak przeszedł serię zawały serca. Wszczepione defibrylatory serca, takie jak Cheney, są drogie – aż 60 000 USD, w tym koszty operacji – a ich żywotność wynosi tylko cztery do pięciu lat. Niedawne badania wykazały, że ponad 200 000 nowych pacjentów z zawałem serca rocznie może korzystać z urządzeń, ale to zwiększyłoby o 12 miliardów dolarów rocznie rachunki za opiekę zdrowotną. Defibrylatory są więc mało prawdopodobne w przypadku każdego pacjenta z zawałem serca z wadliwym rytmem serca, dopóki urządzenia nie będą prostsze i tańsze. Ponad 1.500 urządzeń „wspomagających lewą komorę” zostało wszczepionych jako tymczasowe pompy do wypełnienia luki, podczas gdy pacjenci z niewydolnością serca oczekują na rzadkie przypadki znalezienia dawcy przeszczepu.

Uciążliwe urządzenie Jarvik-7, które miało być naprawdę sztucznym i stałym zamiennikiem serca, zostało wypróbowane 20 lat temu, ale obecnie jest używane tylko jako pomost dla pacjentów oczekujących na przeszczep.Następnie, w lipcu ubiegłego roku, pojawiło się samoistne serce Abiocora, mające na celu trwałe zastąpienie. Z pierwszych czterech pacjentów, którzy żyli ponad 60 dni po wszczepieniu ich tytanowo-plastikowych serc, w tym miesiącu pozostali tylko dwaj. Chirurdzy w pięciu amerykańskich szpitalach wciąż szukają nieuleczalnie chorych pacjentów, aby przetestować urządzenie eksperymentalne.

Mówi dr Norman Shumway, pionier w dziedzinie kardiochirurgów z Uniwersytetu Stanforda, który po raz pierwszy opracował technikę przeszczepu serca ponad 40 lat temu: „Sztuczne serce to niezwykle trudny problem, ponieważ ludzkie ciało to żywa tkanka, zawsze będzie przeciwstawiać się plastikowi materiały i materiały metalowe lub cokolwiek innego, co nie jest tkanką, tak zwane sztuczne serca to eksperymenty kliniczne, a pieniądze są motorem wysiłków. ” Ponieważ komory serca są pompami układu sercowo-naczyniowego dla koni roboczych, kilku producentów urządzeń wspomagających lewą komorę zapisuje obecnie pacjentów w badaniach klinicznych, testując systemy, aby sprawdzić, czy mogą one pozostać na stałe w pacjentach z sercem, którzy są uznawani za niekwalifikujących się do przeszczepów. Chociaż nie są to naprawdę sztuczne serca,

SZYBKIE WYSŁUCHANIE : Bioniczne uszy lub implanty ślimakowe również mają długą historię.

Pierwsze prymitywne wersje zostały wszczepione w 1957 roku, a tysiące osób niedosłyszących używa teraz znacznie bardziej wyrafinowanych wersji. Nowe urządzenie o wysokiej rozdzielczości zostało już przetestowane u głęboko niesłyszących pacjentów w Centrum Implantów ślimakowych UC San Francisco, gdzie naukowcy badali chirurgicznie wszczepione systemy od prawie 40 lat. Normalny ślimak, narząd o kształcie ślimaka w uchu wewnętrznym, jest wyłożony tysiącami maleńkich komórek rzęsatych, które wibrują w płynie pod bodźcem przychodzących dźwięków. Uszkodzenie komórek rzęsatych może poważnie upośledzić słuch, a im więcej szkód, tym głębsza jest głuchota. W UCSF dr Anil Lalwani i jego współpracownicy testowali nowy implant zwany Clarion CII Bionic Ear, który odbiera dźwięki o szerokim zakresie częstotliwości i wysyła sygnały o wysokiej rozdzielczości do mózgu. Jeden z wielu takich urządzeń, zewnętrzny procesor dźwięku Clarion konwertuje przychodzące dźwięki do cyfrowego kodu, a następnie przesyła kod drogą radiową do „bionicznego ucha”, wszczepionego pod skórę z boku głowy. Stamtąd cienka elektroda wewnętrzna przechodzi przez ślimak poza uszkodzone komórki rzęsate i wysyła zakodowane sygnały bezpośrednio do nerwu akustycznego z milionem impulsów na sekundę. Zdaniem Jana Larky’ego, audiologa zespołu Lalwani, ogólnokrajowy test nowego systemu kodowania Clarion pokazał, że znaczna większość pacjentów woli go od starszych systemów dla jasności mowy, muzyki, a nawet zniekształceń głosów telefonicznych. wszczepiony pod skórę z boku głowy. Stamtąd cienka elektroda wewnętrzna przechodzi przez ślimak poza uszkodzone komórki rzęsate i wysyła zakodowane sygnały bezpośrednio do nerwu akustycznego z milionem impulsów na sekundę. Zdaniem Jana Larky’ego, audiologa zespołu Lalwani, ogólnokrajowy test nowego systemu kodowania Clarion pokazał, że znaczna większość pacjentów woli go od starszych systemów dla jasności mowy, muzyki, a nawet zniekształceń głosów telefonicznych. wszczepiony pod skórę z boku głowy. Stamtąd cienka elektroda wewnętrzna przechodzi przez ślimak poza uszkodzone komórki rzęsate i wysyła zakodowane sygnały bezpośrednio do nerwu akustycznego z milionem impulsów na sekundę. Zdaniem Jana Larky’ego, audiologa zespołu Lalwani, ogólnokrajowy test nowego systemu kodowania Clarion pokazał, że znaczna większość pacjentów woli go od starszych systemów dla jasności mowy, muzyki, a nawet zniekształceń głosów telefonicznych.

EKSPERYMENTY OTWARCIA OCZU:Żaden naukowiec nie stworzył bionicznego oka dla osób całkowicie niewidomych, ale w Centrum Medycznym Uniwersytetu Stanforda dr Harvey A. Fishman, okulista i fizyk chemik, jest na wczesnym etapie badań. Pracuje z inżynierem chemii Davidem Bloomem, próbując pomóc ludziom, których centralne widzenie jest zaślepione przez chorobę zwaną zwyrodnieniem plamki żółtej. Zespół opracowuje krzemowy chip komputerowy z wyspecjalizowanymi komórkami nerwu wzrokowego, który działa jak sztuczna wszczepiona siatkówka, aby odbierać i przekazywać sygnały wizualne do mózgu. W eksperymentach Fishmana ma nadzieję, że użyje aparatu cyfrowego, aby podnieść obrazy ze świata zewnętrznego i wysłać je do nerwu wzrokowego za pośrednictwem układu krzemowego. „Wielkim pytaniem,” mówi Fishman, „jest to, czy możemy ponownie stymulować nerwy siatkówki w ten sposób.

LEKCJE W WĄTROBACH: Naukowcy z UC Davis Transplant Institute badają różne „bioartyczne” urządzenia łączące ludzkie komórki tkanek i tworzywa sztuczne w celu zaatakowania problemów związanych z odrzuceniem narządu po przeszczepach i chorobach, takich jak cukrzyca i zapalenie wątroby. W jednym partnerstwie z inżynierami biomedycznymi w Lawrence Livermore National Laboratory, dr Mark Zern i jego koledzy koncentrują się na zapaleniu wątroby, stosując techniki inżynierii genetycznej, aby ciągle dzielić komórki ludzkiej wątroby. Te „unieśmiertelnione” komórki, jak wiadomo, zostaną umieszczone w tym, co zespół nazywa bioreaktorem – pianką z tworzywa sztucznego, w której komórki wątroby rozmnażają się i będą odbierane przez krew krążącą w reaktorze, aby wypełnić wszystkie złożone funkcje normalna zdrowa wątroba. Anthony Makarewicz, inżynier biomedyczny Livermore,eksperymentuje z różnymi rodzajami specjalistycznych pianek plastikowych, poszukując idealnego materiału dla bioreaktora, w którym zespół mógłby dorastać do 100 miliardów komórek wątroby. „Co najmniej 100 000 osób umiera co roku z powodu niewydolności wątroby” – mówi Maklarewicz – „i możemy zobaczyć, gdzie bioartyczna wątroba może uratować co najmniej 20 000 pacjentów.”

MĘŻCZYZNA I MASZYNA : Ludzie nadal są ludźmi, a maszyny są nadal maszynami, ale coraz więcej ludzkich funkcji jest wykonywanych przez wszczepione urządzenia i protezy, nadchodzi czas ery „Bionicznego Człowieka”. Badania prowadzone są na wielu frontach, ale nawet informatycy nie próbują stworzyć prawdziwie bionicznego mózgu z bionicznymi emocjami. Ta ludzka postać pokazuje część tego, co jest teraz, co się poprawia i co może nadejść. .

OCZU : Badania chipów komórek siatkówki są w toku. .

EAR : W 1957 r. Implant ślimakowy powstał w 1980 r. Pomyślnie wykonano implant ślimakowy, a po nim kody dźwiękowe Implant poprawiały się z dnia na dzień.

SERCE : W 1969 r. Tymczasowe sztuczne serce, wszczepione sztuczne wszczepione serce Jarvik-7 w 1982 r., 2001 r. Abiocor, sztuczne sztuczne serce, wszczepione podczas trwającego próbnego systemu pomocy lewej komory.

RĘKA : 218 pne Praktyczna dłoń z elastycznymi palcami, 1998 Przeszczepiona ludzka ręka, Pierwsza próba na ramię z twardymi palcami sterowana elektronicznie.

WĄTROBA : 1963 Pierwszy udany przeszczep wątroby, Bio sztuczna wątroba za pomocą unieśmiertelnionych komórek wątroby poddanych badaniom.

NOGA : 1937 Współczesne premiery sztucznych sztuczek, Sztuczna poprawa kolana, Sztuczna noga sterowana mikroprocesorem.

HIP : 1905 Pierwsza próba wymiany stawu biodrowego, polepszenie stawów biodrowych ze stali i polimeru.