10 вражаючих прикладів медицини майбутнього

0
240

Ті з нас, хто значну частину життя прожив до рубежу століть, звикли вважати наш поточний період часу таким собі віддаленим майбутнім. Раз вже ми виросли на фільму на кшталт «Того, що біжить по лезу» (в якому дія відбувається в 2019 році), нас якось не дуже вражає, яким виявляється майбутнє — в усякому разі з естетичної точки зору. Так, літаючих автомобілів, які нам постійно обіцяли, може не бути ніколи . Але в медицині, наприклад, відбуваються настільки вражаючі прориви, що ми вже зараз стоїмо на порозі практичного безсмертя. І чим далі в майбутнє, тим більш дивно перспективи цієї сфери.

Заміна суглобів з біоматеріалів

біоматеріали

Технології заміни суглобів і кісток пройшли довгий шлях за останні десятиліття, частини на пластиковій і керамічній основі взяли верх над металевими частинами, а новітнє покоління штучних кісток і суглобів заходить ще далі: їх будуть робити з біоматеріалів, щоб вони практично злилися з тілом.

Це стало можливим, звичайно ж, завдяки 3D-друку (до цієї теми ми будемо повертатися неодноразово). Хірурги головного госпіталю Саутгемптона у Великобританії винайшли техніку, за допомогою якої імплант стегна літнього пацієнта утримується на місці за допомогою «клею», виготовленого з власних стовбурових клітин пацієнта. Крім того, професор Університету Торонто Боб Пілліар вивів процес на новий рівень, створивши імпланти нового покоління, які насправді імітують кістка людини.

Використовуючи процес, який пов’язує компонент кістки на заміну (із застосуванням ультрафіолетового світла) в неймовірно складні структури з надзвичайною точністю, Пілліар і його команда створює крихітну мережу каналів і траншеек, за якими перевозяться поживні речовини в самому імпланти.

Вирощені кісткові клітки пацієнта потім розподіляються по цій мережі, замикаючи кістка з имплантом. Згодом компонент штучної кістки розчиняється, а виросли природним чином клітини і тканини зберігають форму імпланту.

крихітний кардіостимулятор

кардіостимулятор

З моменту імплантації першого кардіостимулятора в 1958 році, ця технологія, звичайно, значно покращилася. Втім, після гігантських стрибків у розвитку в 1970-х, в середині 80-х все якось застопорилося. Компанія Medtronic, яка створила перший кардіостимулятор, що працює на батарейці, виходить на ринок з пристроєм, який може виробити таку ж революцію в області кардіостимуляторів, як і її перший пристрій. Воно розміром з вітамінки і не вимагає хірургічного втручання.

Ця нова модель вводиться через катетер в паху (!), Кріпиться до серця маленькими зубцями і поставляє необхідні регулярні електричні імпульси. У той час як звичайні кардіостимулятори, як правило, вимагають складного хірургічного втручання, створення «кишеньки» для пристрою поряд з серцем, крихітна версія суттєво спрощує цю процедуру і знижує частоту ускладнень на 50%: 96% пацієнтів не виявляли жодних ознак ускладнень.

І хоч Medtronic цілком може бути першим на цьому ринку (маючи отримане схвалення FDA), інші великі виробники кардіостимуляторів розробляють конкурентні пристрої і не збираються залишатися за межами ринку, річний обсяг якого становить 3,6 мільярда доларів. Medtronic почала розробку крихітних рятівників в 2009 році.

Очний імплант від Google

лінза

Всюдисущий провайдер пошукової системи і світової гегемон Google, схоже, планує інтегрувати технології в кожен аспект нашого життя. Втім, варто визнати, що разом з купою мотлоху Google видає на-гора і стоять ідеї. Одне з останніх пропозицій Google може як змінити світ, так і перетворити його в кошмар.

Проект, який відомий як Google Contact Lens, являє собою контактну лінзу: імплантіруя в око, вона замінює природний кришталик ока (який руйнується в цьому процесі) і пристосовується, виправляючи поганий зір. Лінза кріпиться до ока за допомогою того ж матеріалу, який використовується при виробництві м’яких контактних лінз, і має безліч практичних медичних застосувань — начебто зчитування кров’яного тиску пацієнтів з глаукомою, рівнів глюкози у пацієнтів з діабетом або бездротового оновлення з урахуванням погіршень зору пацієнта.

У теорії, штучне око Google може повністю відновити зір. Звичайно, це ще не камера, яка імплантується прямо вам в очі, але подейкують, що до цього все йде. Крім того, незрозуміло, коли лінза з’явиться на ринку. Але патент був отриманий, а клінічні випробування підтвердили можливість процедури.

Штучна шкіра

Штучна шкіра

За останні десятиліття досягнення в області створення штучної шкіри явили нам суттєвий прогрес, але два недавніх прориву з абсолютно різних областей можуть відкрити нові напрямки для досліджень. Вчений Роберт Лангер з Массачусетського технологічного інституту розробив «другу шкіру», яку назвав XPL ( «зшитий полімерний шар»). Неймовірно тонкий матеріал імітує пружну молоду шкіру — цей ефект проявляється миттєво при створенні, але втрачає силу приблизно через день.

А ось професор хімії Чао Вонг з Каліфорнійського університету в Ріверсайді працює над ще більш футуристичним полімерним матеріалом: який може самовідновлюватися від пошкоджень при кімнатній температурі і пронизаний крихітними металевими частинками, які можуть проводити електрику, для кращих вимірювань. Професор запевняє, що не намагається створити шкіру для супергерой, але визнає, що є великим фанатом Росомахи і намагається привнести наукову фантастику в справжній світ.

Що примітно, деякі самовідтворюваними матеріали вже з’явилися на ринку — наприклад, самовідновлюється покриття телефону LG Flex, яке Вонг наводить як приклад можливого застосування таких технологій в майбутньому. Коротше кажучи, цей чувак дійсно намагається створити супергероїв.

Імпланти мозку, відновлюють рухові здібності

мозок

Двадцятичотирилітній Ян Буркхарт пережив жахливу аварію у віці дев’ятнадцяти років, яка паралізувала його від грудей до пальців ніг. Протягом останніх двох років він працював з докторами, які налаштовували і експериментували з пристроєм, імплантованим в його мозок — мікрочіпом, який зчитує електричні імпульси мозку і переводить їх в рух. Хоч пристрій і далеко від досконалості — його можна використовувати тільки в лабораторії, коли імплант підключений до комп’ютера за допомогою рукава на руці — воно дозволило пацієнтові свінтіть кришку з пляшки і навіть пограти в відеогру.

Ян визнає, що може і не отримати вигоду від цих технологій. Він робить це більше щоб довести можливість концепції і показати, що його кінцівки, роз’єднані з мозком, можна заново до нього підключити за допомогою сторонніх коштів.

Втім, цілком імовірно, що його допомога хірургії головного мозку і експерименти, які проводять по три рази на тиждень, нададуть величезну підтримку в просуванні цієї технології для майбутніх поколінь. Хоча подібні процедури використовувалися для часткового відновлення рухів мавп, це перший приклад успішного подолання нервового закінчення, яке викликає параліч у людини.

Біоабсорбіруемие трансплантати

стент

Стенти — сітчасті полімерні трубки, які вставляються хірургічним шляхом в артерії, перешкоджаючи їх блокування — суще зло, яке призводить до ускладнень у пацієнта і демонструють помірну ефективність. Потенціал ускладнень, особливо у молодих пацієнтів, робить результати недавнього дослідження за участю біоабсорбіруемих судинних трансплантатів вельми перспективними.

Процедура називається ендогенне відновлення тканин. Давайте простими словами: у випадку з молодими пацієнтами, які народилися без деяких необхідних з’єднань в серце, лікарі змогли створити ці сполуки, використовуючи просунутий матеріал, який виступає в якості «лісів», дозволяючи тілу копіювати його структуру за допомогою органічних матеріалів, а сам імплант згодом розчиняється. Дослідження було обмеженим, за участю всього п’ятьох молодих пацієнтів. Але все п’ятеро одужали без будь-яких ускладнень.

Хоча ця концепція не нова, новий матеріал (що складається з «супрамолекулярних біоабсорбіруемих полімерів, виготовлених з використанням проприетарной технології електропрядіння») являє собою важливий крок вперед. Стенти попереднього покоління складалися з інших полімерів і навіть металевих сплавів і видавали змішані результати, що призвело до повільного прийняття цього методу лікування в усьому світі.

Хрящ з біоскла

хрящ

Ще одна 3D-друкована полімерна конструкція може зробити революцію в методах лікування вельми виснажливих захворювань. Група вчених з Імперського коледжу Лондона і Університету Мілано-Бікокка створили матеріал, який назвали «біоскла»: комбінацію кремній-полімеру, що має міцні і гнучкі властивості хряща.

Біостеклянние імпланти нагадують стенти, про які ми говорили вище, але робляться з абсолютно іншого матеріалу для зовсім іншого застосування. Одним із запропонованих використань таких імплантів є вибудовування лісів для заохочення природного вирощування хряща. Також вони володіють саморегенерації і можуть відновлюватися, якщо зв’язку будуть розірвані.

Незважаючи на те, що першим випробуванням методу буде заміна міжхребцевого диска, інша — постійна — версія імпланта знаходиться в стадії розробки для лікування травм коліна і інших травм в районах, де хрящ вже не відростити. 3D-друк робить імпланти більш дешевими і доступними у виробництві і ще більш функціональними, ніж інші імпланти цього типу, які доступні нам в даний час і, як правило, вирощуються в лабораторії.

Самовідтворюваними полімерні м’язи

м'язи

Щоб не відставати від колег, стенфордський хімік Ченг-Хі Лі в поті чола працює над матеріалом, який може бути будівельним блоком для фактичної штучної м’язи, яка може перевершити в якості наші кволі м’язи. Його з’єднання — підозріло органічна сполука кремнію, азоту, кисню і вуглецю — здатне розтягуватися до 40-кратної своєї довжини, а після повертатися в нормальне положення.

Також воно може відновлюватися від проколів за 72 години і заново закріплюватися після розривів, викликаних залізної «сіллю» в компоненті. Правда, для цього частини м’язи потрібно помістити поруч. Шматки поки не повзуть один до одного. Бувай.

На поточний момент єдиним слабким місцем цього прототипу є його обмеженою електропровідність: при впливі електричного поля речовина збільшується всього на 2%, в той час як справжні м’язи — на 40%. Це повинно бути подолане в найкоротші терміни — і тоді Лі, вчені з біостекляннимі хрящами і доктор Росомаха зможуть зібратися разом і обговорити, що робити далі.

привид серця

привид серця

Цей метод, який винайшов Доріс Тейлор, директор регенеративної медицини в Техаському інституті серця, не сильно відрізняється від згаданих вище 3D-друкованих біополімерів та іншого. Метод, який доктор Тейлор вже продемонстрував на тварин — і готовий продемонструвати на людях — абсолютно фантастичний.

Якщо коротко, серце тварини — свині, наприклад — замочується в хімічній ванні, яка руйнує і висмоктує всі клітини, крім білка. Залишається порожній «привид серця», який потім можна наповнити власними стовбуровими клітинами пацієнта.

Як тільки необхідний біологічний матеріал виявляється на місці, серце підключається до пристрою, який замінює штучну систему кровообігу і легкі ( «біореактор»), поки не стане функціонувати як орган і його можна буде пересадити пацієнтові. Цей метод Тейлор успішно продемонстрував на щурах і свинях.

Цей же метод мав успіх і з менш складними органами на кшталт сечового міхура і трахеї.Втім, процес далекий від досконалості, але коли його досягне, черги пацієнтів, які очікують серця для пересадки, можуть припинитися повністю.

Ін’єкція мозкової мережі

мозок

Нарешті у нас є передова технологія, здатна швидко, просто і абсолютно обплутати мозок мережею за допомогою однієї ін’єкції. Дослідники з Гарвардського університету розробили електропровідну полімерну мережу, яка буквально впорскується в мозок, де проникає в його закутки і зливається з речовиною мозку.

Поки що мережа, що складається з 16 електричних елементів, була пересаджена в мозок двох мишей на п’ять тижнів без імунного відторгнення. Дослідники передбачають, що великомасштабне пристрій такого плану, що складається з сотень подібних елементів, може активно контролювати мозок до кожного окремого нейрона в найближчому майбутньому і стане в нагоді при лікуванні неврологічних розладів на кшталт хвороби Паркінсона та інсульту.

Зрештою, це дослідження може привести вчених до глибшого розуміння вищих когнітивних функцій, емоцій та інших функцій мозку, які в даний час залишаються незрозумілими.

Поділись

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here





Магазин: