Protezy przyszłości, czyli części zamienne człowieka

Tytanowe zęby

Ludzie już od tysięcy lat uzupełniają brakujące zęby nie tylko ruchomymi protezami i mostkami, ale również na stałe. Archeolodzy odkryli prymitywne żelazne implanty w czaszkach pochodzących z III w. p.n.e. Współczesne implanty rozpowszechniły się w latach 50. XX wieku. Klasyczny implant składa się z tytanowej śruby wkręcanej w kość – to odpowiednik korzenia zęba.

Tytanowej, bo ten metal najlepiej zrasta się z kością. Na śrubie osadza się koronę lub most, czyli to, co później widać. Implanty są bardzo trwałe, służą zazwyczaj do końca życia, często są ładniejsze od oryginalnych zębów i... nie są podatne na próchnicę. Uczeni wciąż je udoskonalają, żeby były trwalsze, mocniejsze i przyjmowały się nawet u pacjentów z osłabionymi kośćmi.

Sztuczne płuco

Jedna z najstraszniejszych śmierci, jakie można sobie wyobrazić, to śmierć przez uduszenie. Weź to sobie do serca, jeśli palisz, bo fajki zwiększają ryzyko raka płuc i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc – obie te choroby mogą się skończyć tak, że Twoje płuca przestaną oczyszczać krew z dwutlenku węgla i dostarczać do niej tlenu.

W takich wypadkach jedyną szansą jest sztuczne płuco. Od dawna znamy już tzw. sztuczne płucoserce – ten aparat umożliwia przeprowadzenie operacji na otwartym sercu. Ale uczeni od dawna pracują nad takim rozwiązaniem, które pozwoliłoby zastąpić płuco nie wielką jak lodówka maszyną, tylko czymś bardziej kompaktowym, co można by nosić ze sobą.

Niedawno udało się stworzyć mniejszą wersję, tzw. hemolung, ale to nadal nie jest to, o co chodzi. Blisko opracowania wygodnego zamiennika płuca są uczeni z University of Pittsburg i z Cleveland. Oba zespoły pracują nad płucem, które potrafiłoby działać na powietrze, a nie na dostarczony w butli tlen, czyli takie, które mogłoby się zmieścić np. w plecaku.

Na razie są to prototypy, którym daleko jeszcze od produkcji seryjnej, ale liczba ludzi potrzebujących sztucznego płuca jest tak wielka, a działanie prototypów tak obiecujące, że powszechne osobiste bioniczne płuca to kwestia kilku lat. Czekają na nie miliony ludzi. 

Sztuczna stopa

 Na pewno znasz historię Oscara Pistoriusa, który na swoich bionicznych protezach biega szybciej niż większość z nas. Robi wrażenie, jednak uczeni z MIT opracowali coś jeszcze lepszego: protezę stopy połączoną z inteligentnym mechanicznym stawem skokowym. Twórcą tego cudu jest zespół prof. Hugh Herra (jednego z twórców nowych nóg Pistoriusa).

Nowa noga, a dokładniej całe podudzie ze stopą, nie jest tylko pasywnym wsparciem. Umieszczony nad sztuczną stopą mechaniczny staw skokowy został tak zaprojektowany, że pomaga wchodzić po schodach, wbiegać pod górę, schodzić z niej, a nawet tańczyć, dostosowując kąty ugięcia i sztywność stawu w podobny sposób, jak robią to mięśnie.

Prof Herr sam nie ma obu nóg (stracił je po odmrożeniu w górach), a jednak nie przeszkadza mu to wspinać się po skałach do dziś. Jak twierdzi, protezy sprawdzają się w tym nawet lepiej niż biologiczne nogi.

Implant ślimakowy - sztuczne ucho

Najpopularniejsze dziś aparaty słuchowe działają w gruncie rzeczy na zasadzie wzmacniacza. Rejestrują dźwięk z otoczenia, wzmacniają go i wpuszczają w głąb ucha. Jednak w wielu przypadkach takie stosunkowo proste rozwiązanie się nie sprawdza.

W przeciwieństwie do aparatów słuchowych, które jedynie wzmacniają głośność dźwięków docierających do kanału słuchowego, system Soundbridge działa na odmiennej zasadzie. Ukryty pod włosami procesor dźwięku wyłapuje dźwięki z otoczenia i przekazuje je do wszytego pod skórę odbiornika (na zdjęciu obok).

Z odbiornika cieniutkim kabelkiem impulsy elektryczne dostarczane są wprost do ucha środkowego, gdzie albo pobudzają bezpośrednio komórki nerwowe odpowiedzialne za przetwarzanie wysokich częstotliwości, albo (to istota systemu Soundbridge) zostają przekształcone na mechaniczne wibracje i w sposób najbardziej naturalny z możliwych wprawiają w drgania struktury odpowiedzialne za przekształcanie wibracji w dźwięki. 

Serce z plastiku

Gdy mowa o sercu, wciąż oryginalne części rządzą. Najlepszym rozwiązaniem dla pacjentów z ciężkimi wadami serca jest przeszczep od ludzkiego dawcy. Kłopot w tym, że znalezienie odpowiedniego zajmuje dużo czasu. I tu jest właśnie miejsce na sztuczne serce.

Opracowane przez firmę SynCardia sztuczne serce udało się zminiaturyzować do tego stopnia, że moduł zasilający wszczepioną do klatki piersiowej pompę nie ma już rozmiarów budki telefonicznej, a mniej więcej tostera, dzięki czemu pacjent nie jest przykuty do łóżka, tylko może prawie normalnie funkcjonować – zasilacz mieści się w plecaku.

Pacjenci ze sztucznym sercem SynCardia mogą chodzić, pracować, a nawet trenować. Jeden z klientów firmy przeżył ze sztucznym sercem 15 miesięcy, zanim doczekał się przeszczepu. Dotychczas sztuczne serca tego typu wszczepiono 1350 ludziom.

Nowe oczy

Najstarsza znana proteza oka ma 5 tysięcy lat i została wykonana z lekkiego materiału pokrytego złotem. Później długo robiono protezę ze szkła, a obecnie „pasywne” sztuczne oczy powstają z tworzyw sztucznych. Jednak proteza gałki ocznej poprawia tylko wygląd, nie przywracając wzroku.

Dopiero kilka lat temu firma SecondSight stworzyła pierwszy komercyjny system sztucznego oka. Argus II to kamera zamontowana w okularach, połączona z 60 mikroskopijnymi elektrodami wszczepionymi koło siatkówki. Obraz z kamery jest upraszczany, a impulsy elektryczne wywołują wrażenie obrazu. Na razie Argus II potrafi przekazać tylko proste kształty, czy jest jasno, czy ciemno, ale trwają już prace nad jego następcą, który będzie miał większą rozdzielczość.

Dłoń a la Star Wars

Steruje się nimi mniej więcej tak samo, jak żywą dłonią, tzn. napinając te same mięśnie przedramienia, których używa się do uruchamiania własnej ręki. Czujniki zbierają te drobne napięcia, wzmacniają je i przekazują do siłowników poruszających palcami.

Najbardziej wyrafinowane bioniczne protezy ze wszystkimi pięcioma ruchomymi palcami kosztują ok. 100 000 złotych, ale możliwość samodzielnego zawiązania buta czy nalania sobie drinka jest praktycznie bezcenna. Jeśli chcesz zobaczyć, co potrafią dziś sztuczne ręce, zajrzyj na YT na kanał użytkownika Bionic.