| nizi.co.il

10 вражаючих прикладів медицини майбутнього

медицина майбутнього

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), то 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

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 кістку 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, змикаючи кістку з имплантом. Згодом компонент штучної кістки розчиняється, а клітини, що виросли природним чином і тканини зберігають форму імпланту.

Крихітний кардіостимулятор

З моменту імплантації першого кардіостимулятора в 1958 році, ця технологія,  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 зробити таку ж революцію в області кардіостимуляторів, як і її перший пристрій. Воно розміром з пігулку 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%, а 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.

Очний імплант від Google

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 й цінні ідеї. Одна 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: імплантована 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. Незрозуміло, коли лінза з’явиться на ринку, але патент був отриманий, а клінічні випробування підтвердили можливість процедури.

Штучна шкіра

За останні десятиліття досягнення в області створення штучної шкіри продемонстрували суттєвий прогрес, але ще 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 вимірювань. Професор запевняє, що не намагається створити шкіру для супергероя, але визнає, що є великим фанатом Росомахи і намагається привнести наукову фантастику в справжній світ.

Що примітно, деякі самовідтворювані матеріали вже з’явилися на ринку - наприклад, покриття телефону LG Flex що самовідновлюється, яке Вонг наводить як приклад можливого застосування таких технологій в майбутньому. Ймовірно, він дійсно намагається створити супергероїв.

Імпланти мозку, відновлюють рухові здібності

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 далекий від досконалості - його можна використовувати тільки в лабораторії, коли імплант підключений до комп’ютера - це дозволило пацієнтові звинтити 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. Це перший приклад успішного подолання нервового розє’днання, яке викликає параліч у людини.

Біоабсорбщвані трансплантати

Стенти - сітчасті полімерні трубки, які вставляються хірургічним шляхом в артерії, демонструють помірну ефективність, перешкоджаючи блокування цих артерій, яке призводить до ускладнень у пацієнта. Зниження ускладнень, особливо у молодих пацієнтів, робить результати недавнього дослідження за участю біоабсорбованих судинних трансплантатів вельми перспективними.

Процедура називається - ендогенне відновлення тканин. 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 «супермолекулярних біоабсорбіруемих полімерів, виготовлених з використанням технології електропрядіння») являє собою важливий крок вперед. Стенти попереднього покоління складалися з інших полімерів і навіть металевих сплавів і давали змішані результати, що призвело до повільного прийняття цього методу лікування в усьому світі.

Хрящ з біоскла

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 «біоскло»: комбінацію кремній-полімеру, що має міцні і гнучкі властивості хряща.

Біостекляні імпланти нагадують стенти, про які йшлось вище, але робляться з абсолютно іншого матеріалу для зовсім іншого застосування. Одним із запропонованих використань таких імплантів є вибудовування каркасу для заохочення природного вирощування хряща. Також вони  можуть самовідновлюватися, якщо зв’язки будуть розірвані.

Першим випробуванням методу буде заміна міжхребцевого диска, а в подальшому -  для лікування травм коліна і інших травм в місцях, 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 в даний час і, які правило, вирощуються в лабораторії.

Самовідтворюваними полімерні м’язи

Стенфордський хімік Ченг-Хі Лі  працює над матеріалом, який може бути будівельним блоком для фактичної штучної м’язи, що може перевершити в якості наші кволі м’язи. Його з’єднання - 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, правда, для цього частини м’язи потрібно помістити поруч. Шматки поки не повзуть один до одного.

На цей момент єдиним слабким місцем цього прототипу є його обмежена електрочутливість: при впливі електричного поля речовина збільшується всього на 2%, в той час як справжні м’язи - на 40%. Це має бути подолане в найкоротші терміни.

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 тваринах - 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 легень ( «біореактор»), поки він 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 дороблять, черги пацієнтів, які очікують серця для пересадки, можуть припинитися повністю.

Ін’єкція мозкової мережі

Нарешті у нас є передова технологія, здатна швидко, просто і повністю 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 більш масштабний пристрій такого типу, що складається з сотень подібних елементів, може активно контролювати увксь 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.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль