Części zamienne do człowieka. Co w człowieku można wymienić, jeśli się zepsuje?
- Co w człowieku można wymienić na sztuczny zamiennik?
- Części zamienne do człowieka
- Bioniczna kończyna to więcej, niż kawał metalu
- Ile lat dzieli nas od cyberpunka?
Części zamienne do człowieka
Od zastosowania pierwszej bionicznej kończyny minęło już sporo czasu, dlatego śmiało możemy zadać sobie pytanie - to co tam jeszcze naukowcy odgapili od natury? W zasadzie całkiem sporo.
Bioniczne uszy
A co tam, polecimy od góry w dół. Bioniczne uszy są wynalazkiem, którego pierwszy działający prototyp powstał jeszcze w 1978 roku. Stworzył go Profesor Graeme Clark wraz ze swoim zespołem z University of Melbourne. Jak możecie się domyślać, implant sprzed niecałych 50 nie wyglądał zbyt futurystycznie i w żadnym stopniu nie przypominał ludzkiego ucha, ale działał.
Hej, hola, ale dlaczego w temacie bioniki mowa o czymś, co w ogóle nie przypomina ludzkiego ucha? Otóż jak to z wynalazkami bywa, przechodzą one długą drogę i z czasem wymienia się je na „lepszy model”. Po sukcesie, jakie odniosło bioniczne ucho rozpoczęte zostały prace nad udoskonaleniem urządzenia, które pomaga pacjentom słyszeć.
Finalnie udało się otrzymać takie implanty ślimakowe, jakie używa się dzisiaj. Oczywiście zarówno ich nazwa, jak i wygląd inspirowane są częścią ucha wewnętrznego (porównanie poniżej).
Chociaż warto wspomnieć, że w 2013 roku opublikowane zostało badanie, w którym to grupa naukowców z USA opracowała bioniczne ucho w pełnym tego słowa znaczeniu. Za pomocą drukarki 3D i hydrożelu udało im się stworzyć model ucha, w którym umieszczona została również antena odbierająca dźwięki.
Wydrukowane ucho wykazuje lepsze właściwości słuchowe w zakresie odbioru częstotliwości radiowych, a uszy, lewe i prawe, pozwalają na słuchanie muzyki stereo. Ogólnie rzecz biorąc, nasze podejście sugeruje kompleksowe połączenie funkcjonalności biologicznych i nanoelektronicznych za pomocą druku 3D.
3D Printed Bionic Ears, American Chemical Society
Jak zatem widać, w czysto hipotetycznej budowie cyborga, uszy mamy odhaczone!
Bioniczne oczy
Podobnie jak w przypadku implantów ślimakowych, urządzenia mające na celu przywrócić osobom wzrok wcale nie są oczami per se. Najpopularniejszymi wynalazkami, które noszą miano „bionicznych oczu” są Argus II czy Phoenix99 Bionic Eye. Drugi z projektów przyniósł firmie Pixium Vision nagrodę HealthTech Award 2020.
Pierwsza z wymienionych wyżej konstrukcji do działania wymaga nie tylko wczepianego pacjentowi implantu, ale również specjalnych okularów. Nie jest ona również doskonała pod względem działania, ponieważ umożliwia pacjentom dostrzeganie jedynie podstawowych kształtów i cieni. Choć jak twierdzi jeden z pierwszych użytkowników implantu Argus II, jest to lepsze niż nic.
Phoenix99 Bionic Eye z kolei znajduje się w fazie badań klinicznych, choć dotychczasowe testy pokazały, że jest on bezpieczny w użytkowaniu. Implant ten działa na bardzo podobnej zasadzie co wspomniany wcześniej Argus II, tym samym do jego działania również potrzebne są okulary. Działanie tego „bionicznego oka” możecie zobaczyć na poniższym filmie.
Póki co tego elementu nie da się w żaden sposób obejść, ponieważ dotychczasowe osiągnięcia naukowców w temacie protez wzroku opierają się na działaniu tylko i wyłącznie zdrowych komórek w oku.
Jak to działa (via The University of Sydney)?
- Pacjentowi wszczepia się urządzenie Phoenix99. Stymulator umieszcza się na oku, a moduł komunikacyjny za uchem.
- Bardzo mała kamera przymocowana do okularów rejestruje scenę wizualną przed użytkownikiem. Obrazy są przetwarzane na zestaw instrukcji stymulacyjnych.
- Instrukcje te są przesyłane bezprzewodowo przez skórę do modułu komunikacyjnego protezy.
- Implant dekoduje sygnał bezprzewodowy i przekazuje instrukcje do modułu stymulacyjnego, który dostarcza impulsy elektryczne do neuronów siatkówki.
- Impulsy elektryczne, dostarczane we wzorach odpowiadających obrazom zarejestrowanym przez kamerę, uruchamiają neurony, które przekazują wiadomości do mózgu, gdzie sygnały są interpretowane jako wizja sceny.
A jeśli ciekawi Was jak przebiegały badania Phoenixa99, które przeprowadzane były do tej pory jedynie na owcach (nie będę zagłębiać się w etykę) to pełen opis znajdziecie tutaj
Wewnętrzne organy
Mówiąc o bionice nie da się również nie wspomnieć o implantach narządów wewnętrznych, które za kilkanaście lat będą mogły zastąpić organy uszkodzone przez choroby. Chodzi tutaj o takie wynalazki jak bioniczna śledziona, która już 2014 roku pozwalała przefiltrować krew szczurów skażoną bakteriami E.coli lub paciorkowca.
Z krwi szczurów usunięto ponad 90% bakterii, zmniejszono ilość cytokin zapalnych, a szczury miały znacznie większe szanse na przeżycie niż te, których krew nie została przefiltrowana. W bio-śledzionie przetworzono 5 litrów ludzkiej krwi, o cały proces trwał około 5 godzin. Oczekuje się, że próby na ludziach rozpoczną się za kilka lat. Jak dalej potoczył się los mechanicznej śledziony pozostaje niewiadome, a przynajmniej mi nie udało znaleźć się więcej informacji na ten temat.
Nie możemy zapomnieć również o bionicznym sercu, którego pierwsze modele powstały jeszcze w pierwszej połowie XX wieku. Dziś jednym z najnowocześniejszych modeli jest Aeson firmy Carmat, które od 21 września 2021 roku bije u pierwszej pacjentki.
Trzecie wszczepienie implantu w USA było przełomowym wydarzeniem nie tylko dlatego, że pozwoliło nam sfinalizować rekrutację pierwszej grupy pacjentów EFS, ale przede wszystkim dlatego, że po raz pierwszy w historii nasze urządzenie pomogło kobiecie cierpiącej na niewydolność serca. Osiągnięcie to potwierdza, że ograniczenia dotyczące rozmiarów w przypadku osób dorosłych są minimalne, co sprawia, że jesteśmy bardzo pewni potencjału Aeson, który może stać się terapią z wyboru dla szerokiej populacji pacjentów.
-Stéphane Piat, Dyrektor Generalny firmy CARMAT, producenta Aeson.
Zamykając temat wewnętrznych organów i implantów powoli przejdę do moim skromnym zdaniem najbardziej zaawansowanej gałęzi bioniki - protez kończyn.