Bygge mannen på seks millioner dollar

Utskiftbare kroppsdeler høres ut som noe ut av en science-fiction (eller skrekk) -film. Men for de som mangler lemmer, har behov for en organtransplantasjon, eller har syn- eller hørselshemming, kan det bety en ny leiekontrakt takket være de biomedisinske ingeniørene som står foran utfordringen.

Man kan se for seg en fremtid der mennesker velger å få erstattet fungerende kroppsdeler med de som kan gi dem overmenneskelige evner. Men visjoner om cyborgs blir raskt glemt når en person som har mistet synet har fått den til å gjenopprette med et mikrochipdrevet netthinnimplantat eller en profesjonell danser som mistet beinet i en nasjonal tragedie, er i stand til å utføre på scenen igjen.

Han testet grensene for hvor mye av menneskekroppen som kan replikeres og erstattes, og den sveitsiske psykologen Bertolt Meyer jobbet sammen med ingeniører for å lage en robot som var modellert etter seg selv. Meyer har en protesearm - ultra-revolusjonen i lemmen - som ble dokumentert i BBC-dokumentaren How to Build a Bionic Man . Så han var godt posisjonert til å sette sammen robot Rex fra en rekke proteser, til og med gi ham et sirkulasjonssystem. Når han blir møtt med en robot med sitt eget syn og en frustrerende klumpete kropp, er Meyer først opprørt, men bekymringene blir raskt avvist når Rex navigerer verden godt og trekker beundrere underveis.

Selv om Rex ikke snart erstatter oss når som helst, fungerer han som en modell for hva som er mulig når teknologisk oppfinnsomhet møter biologi. Sjekk slideshowet vårt for flere eksempler.

1 Hud

Kunstig hud kan føles ekte for en person som berører den, men gir kanskje ikke mye følelse for mottakeren av transplantasjonen. Ved å bruke nanopartikler med gullbelagte monolag, laget forskere ved Technion-Israel Institute of Technology e-hud som er 10 ganger mer følsom for berøring enn alternativer. E-huden er fleksibel og i stand til å oppdage trykk, temperatur og fuktighet.

• 2 Hodeskalle

  En kvinne i Nederland som lider av en beinlidelse hadde en tykende hodeskalle som truet livet hennes. Leger ved University Medical Center Utrecht henvendte seg til 3D-utskrift for å lage en ny hodeskalle for henne. Med trykket fra hjernen forsvant vanskeligheter hun hadde med syn og motorisk kontroll.

  En ung jente i Kina ble på samme måte reddet av en 3D-trykt hodeskalle av titan etter å ha lidd et alvorlig tilfelle av hydrocephalus. Hodet hennes hadde vokst fire ganger sin normale størrelse. Leger fjernet noe av hodeskallen hennes, drenerte væsken og erstattet beinet med det trykte implantatet.



3 hjerne

Å gjenopprette mistet hjernefunksjon blir ofte overlatt til hjernen selv. Men en kunstig cerebellum-på-en-brikke har vist seg å gjenopprette tapt hjernefunksjon hos rotter. Ved Israels Tel Aviv-universitet koblet forskere ut en rottehjernen, noe som forhindret den i å blinke som reaksjon på en stimulans. Etter å ha implantert brikken, var de i stand til å lære rotta å blinke som svar. Forskerne tror funnene deres kan gå utover å gjenopprette funksjonalitet og forbedre hjernens evner.

Et forskerteam ved University of Pittsburgh Medical Center var i stand til å outsource armfunksjon fra en mann som har vært en quadriplegic i 10 år til en robotarm. Ved å implantere to matriser av elektroder i mannens hjerne og deretter feste en mottaker i hodeskallen, er han i stand til å føle sensasjon via armen og kontrollere den nok slik at han kan holde et glass og utføre andre oppgaver.

DARPA undersøker i mellomtiden hjerneimplantater som kan resultere i forbedringer i menneskers mentale evner. Organisasjonen forplikter 62 millioner dollar for å utvikle et implantat som vil overføre data mellom hjernen og enhetene. Byrået erkjenner tilbakehåndet at målet kanskje ikke er gjennomførbart ved å merke seg at suksess ville ta "integrerte gjennombrudd på tvers av mange fagdisipliner, inkludert nevrovitenskap, syntetisk biologi, laveffektelektronikk, fotonikk, emballasje og produksjon av medisinsk utstyr, systemteknikk og klinisk testing."



4 Øyne

Selv når synet er 20/20, er det ikke enkelt. Å se et bilde er en flertrinnsprosess, ikke en direkte, og det gjennomføres over en delikat nevrale nett. Ved Stanford University jobber forskere med en fotovoltaisk netthinneprotese for å gjenopprette synet til personer med blindhet som følge av visse netthinnetilstander, som retinitis pigmentosa og makulær degenerasjon. Implantatet stimulerer retinale nevroner, og fullfører den delen av den visuelle prosessen som er negativt påvirket av degenerative netthinnesykdommer. I motsetning til tidligere implantater som stolte på ekstraokulære strømforsyninger, får Stanford-teamets implantat sin kraft ved å konvertere lys til elektrisk strøm via et par briller. Systemet er i kliniske studier på Quinze-Vingts nasjonale øyesykehus i Paris.



5 Øre

Det sies at når du mister en av sansene dine, skjerpes de andre. Rich Lee, som mistet synet, fikk ikke hodetelefoner implantert i ørene av en kroppsmodifiseringskunstner som ikke ønsket å overlate det opp til omstendighetsbevis. Hodetelefonene bruker magneter som fungerer som høyttalere og en spole for å overføre lyd og forsterke det Lee hører slik at han kan navigere i verden ved hjelp av ekkolokalisering.



6 Kjeve

En lasersintet, 3D-trykket kjeve ble med suksess implantert fra en kvinne som mistet sin egen gjennom en beininfeksjon. Kjeven var sammensatt av tusenvis av lag og gitt et biokeramisk belegg. Løsningen var arbeidet til leger ved Hasselt University i Nederland.

• 7 Kunstig hjerte

  Ventetiden på en hjerte giver kan være en slik at pasienter ikke overlever. For å gi dem mer tid utviklet forskere SynCardia, et kunstig hjerte. SynCardia erstatter ventiler og ventrikler og jobber med en ekstern strømforsyning, og lar pasienter forlate sykehuset og fortsette livet. Et forsiktighetsord: Det har vært noen problemer i det siste, inkludert et dødsfall som kan ha skjedd som følge av at en kompressor sviktet.



8 Arm

Segway gikk ikke noe sted. Men oppfinneren, Dean Kamen, har gått videre til å lage en sinnskontrollert armprotese. Deka-armen er på størrelse og vekt på en gjennomsnittlig arm, og lar liten motorstyring være stor nok til at brukeren kan hente en drue. Armen ble utviklet som en del av et DARPA-prosjekt og har nå fått FDA-godkjenning.

• 9 Ben

  Hugh Herr har mer motivasjon enn de fleste til å bygge bioniske ben - han bærer dem. Etter å ha mistet bena for å frostskadd mens han klatret opp, begynte han å modifisere protesene. Nå er han direktør for Biomechatronics Group ved MIT Media Lab, og har ledet et team som er laget benprotetikk som beveger seg på en måte som er mer biologisk enn mekanisk. Robotankel-fotprotesen teamet designet er den første som muliggjør et naturlig gangart.



10 Nyre

Forskere ved Huazhong University of Science and Technology i Kina har laget miniatyr, fungerende nyrer gjennom 3D-utskrift. De er sammensatt av 90 prosent levende celler og fungerer nesten nøyaktig som ekte nyrer. Med noen få justeringer og fremskritt, er det mulig at de en dag vil være klare til å implanteres i mennesker.