בונה את איש ששת מיליון הדולר

חלקי גוף הניתנים להחלפה נשמעים כמו משהו מתוך סרט מדע בדיוני (או אימה). אך למי שחסר גפיים, הזקוק להשתלת איברים, או שיש לו ליקוי ראייה או שמיעה, זה יכול להיות חכירה חדשה על החיים בזכות המהנדסים הביו-רפואיים העומדים בפני האתגר.

אפשר לחזות עתיד בו בני האדם בוחרים להחליף חלקי גוף מתפקדים באלה שיכולים להעניק להם יכולות על אנושיות. אולם חזיונות הסייבורגים נשכחים במהרה כאשר אדם שאיבד את ראייתו החזיר אותו בעזרת שתל רשתית המונע על ידי מיקרו-צ'יפ או רקדן מקצועי שאיבד את רגלה בטרגדיה לאומית מסוגל לבצע שוב על הבמה.

כאשר בדק את הגבולות של כמה מהגוף האנושי שניתן לשכפל ולהחליף, הפסיכולוג השוויצרי ברטולט מאייר עבד עם מהנדסי הרובוטיקה כדי ליצור רובוט שעוצב על פי עצמו. למאייר זרוע תותבת - מהפכת האולטרה i-limb - שתועדה בסרט התיעודי של ה- BBC כיצד לבנות אדם ביוני . אז הוא היה במצב טוב להרכיב את הרובוט רקס מכל מערך תותבות, ואפילו נתן לו מערכת הדם. כאשר הוא מתמודד מול רובוט בעל חזות משלו וגוף מתסכל באופן מתסכל, מאייר בתחילה במצוקה, אך דאגותיו מבוטלות במהרה כאשר רקס מנווט את העולם היטב ומושך מעריצים בדרך.

למרות שרקס לא מחליפה אותנו במלואה בזמן הקרוב, הוא משמש מודל למה שאפשר כאשר ההמצאה הטכנולוגית עומדת בביולוגיה. עיין במצגת השקופיות שלנו לקבלת דוגמאות נוספות.

1 עור

עור מלאכותי יכול להרגיש אמיתי לאדם שנוגע בו, אך יתכן שלא יספק תחושה רבה למושתל ההשתלה. באמצעות ננו-חלקיקים מכוסים זהב מכסים, יצרו חוקרים במכון הטכנולוגי לישראל טכנולוגית עור עור שרגיש פי עשרה למגע מאשר אלטרנטיבות. עור האלקטרוני גמיש ומסוגל לזהות לחץ, טמפרטורה ולחות.

• 2 גולגולת

  לאישה בהולנד הסובלת מהפרעת עצם הייתה גולגולת מעבה שאיימה על חייה. רופאים במרכז הרפואי האוניברסיטאי אוטרכט פנו להדפסת תלת מימד בכדי ליצור עבורה גולגולת חדשה. עם לחץ המוח, קשיים שהיו לה בראייה ושליטה מוטורית נעלמו.

  נערה צעירה בסין ניצלה באופן דומה על ידי גולגולת מודפסת תלת מימדית בטיטניום לאחר שסבלה ממקרה חמור של הידרוצפלוס. ראשה גדל פי ארבעה מגודלו הרגיל. רופאים הסירו חלק מהגולגולת שלה, ניקזו את הנוזל והחליפו את העצם בשתל המודפס.



3 מוח

שחזור תפקוד המוח האבוד נותר לרוב למוח עצמו. אולם הוכח כי מוח מוחי מלאי-על-שבב משיב את תפקוד המוח האבוד אצל חולדות. באוניברסיטת תל אביב בישראל ניתקו החוקרים את המוח הקטן של חולדה, מה שמנע ממנה למצמץ בתגובה לגירוי. לאחר השתלת השבב הם הצליחו ללמד את העכברוש למצמץ בתגובה. החוקרים מאמינים שממצאי המחקר יכולים לחרוג מחזרת פונקציונליות ולשפר את יכולות המוח.

צוות המחקר במרכז הרפואי של אוניברסיטת פיטסבורג הצליח לחרוג ממודל העכברושים למיקור חוץ של תפקוד הזרוע מגבר שהיה רבע מפלס במשך 10 שנים לזרוע רובוטית. על ידי השתלת שני מערכי אלקטרודות למוחו של האיש ואז הצמדת מקלט לגולגולתו, הוא מסוגל לחוש תחושה דרך הזרוע ולשלוט בה מספיק כדי שיוכל להחזיק כוס ולבצע משימות אחרות.

DARPA בוחנת בינתיים השתלת מוח שעלולה לגרום לשיפור ביכולתם הנפשית של בני האדם. הארגון מתחייב 62 מיליון דולר על פיתוח שתל שיעביר נתונים בין המוח למכשירים. הסוכנות מכירה באדישות כי מטרתה עשויה שלא להיות אפשרית בכך שהיא מציינת שההצלחה תדרוש "פריצות דרך משולבות במספר דיסציפלינות הכוללות מדעי המוח, ביולוגיה סינתטית, אלקטרוניקה בעלת עוצמה נמוכה, פוטוניקה, אריזת ייצור וציוד רפואי, הנדסת מערכות ובדיקות קליניות."



4 עיניים

גם כאשר החזון הוא 20/20, זה לא פשוט. ראיית תמונה היא תהליך רב-שלבי, לא ישיר, והיא מתבצעת על פני רשת עצבית עדינה. באוניברסיטת סטנפורד עובדים החוקרים על תותבת רשתית פוטו-וולטאית כדי להחזיר את הראייה לאנשים עם עיוורון הנובעים ממצבים מסוימים ברשתית, כמו רטיניטיס פיגמנטוזה וניוון מקולרי. השתל ממריץ תאי עצב ברשתית, ומשלים את החלק של התהליך הוויזואלי המושפע לרעה ממחלות רשתית ניווניות. שלא כמו שתלים קודמים שהסתמכו על ספקי כוח חוץ-משקפיים, השתל של צוות סטנפורד מקבל את כוחו על ידי המרת אור לזרם חשמלי באמצעות זוג משקפיים. המערכת נמצאת בניסויים קליניים בבית החולים הלאומי עיניים קווינז-וינגס בפריס.



5 אוזן

נאמר שכאשר אתה מאבד את אחד החושים שלך, האחרים מתחדדים. לא רצה להשאיר את זה עד ראיות נסיבתיות, ריץ 'לי, שאיבד את חזונו, הושתל אוזניות באוזניו על ידי אמן לשינויים בגוף. האוזניות משתמשות במגנטים שעובדים כרמקולים וסליל להעברת קול ומגבירים מאוד את מה ששומע לי כדי שיוכל לנווט בעולם באמצעות הד-שינוי.



6 לסת

לסת מודפסת בלייזר, מודפסת תלת מימדית, הושתלה בהצלחה מאישה שאיבדה את שלה באמצעות דלקת עצם. הלסת מורכבת מאלפי שכבות וקיבלה ציפוי ביו-קרמי. הפיתרון היה עבודתם של רופאים באוניברסיטת חסלט בהולנד.

• 7 לב מלאכותי

  ההמתנה לתורם לב יכולה להיות כזו שחולים לא שורדים. כדי לתת להם יותר זמן פיתחו החוקרים את SynCardia, לב מלאכותי. SynCardia מחליף שסתומים וחדרים ועובד עם ספק כוח חיצוני, ומאפשר לחולים לעזוב את בית החולים ולהמשיך בחייהם. אך מילת זהירות: היו כמה בעיות לאחרונה, כולל מוות שעלול להתרחש כתוצאה מכשל במדחס.



8 זרוע

הסגווי לא הלך לשום מקום. אך ממציאו, דין קמן, עבר לבצע תותבת נשקית נשלטת על דעתך. זרוע הדק הוא בגודל ומשקל של זרוע ממוצעת ומאפשר שליטה מוטורית קטנה מספיק גדולה כדי שהלובש יוכל לאסוף ענבים. הזרוע פותחה כחלק מפרויקט DARPA וכעת קיבלה את אישור ה- FDA.

• 9 רגל

  ליו הר יש יותר מוטיבציה מאשר לרוב לבנות רגליים ביוניות - הוא לובש אותן. לאחר שאיבד את רגליו לקרב כפור בזמן טיפוס על סלעים, הוא החל לשנות את התותבות שלו. עכשיו הוא מנהל קבוצת הביומטטרוניקה במעבדת המדיה של MIT, והוביל צוות שעשה תותבות רגליים שזזות בצורה שהיא יותר ביולוגית ממכנית. התותבת הרובוטית של קרסול הרגליים אותה עיצב הצוות היא הראשונה שמאפשרת הליכה טבעית.



10 כליות

חוקרים מאוניברסיטת Huazhong למדע וטכנולוגיה בסין יצרו כליות זעירות ומתפקדות באמצעות הדפסת תלת מימד. הם מורכבים מ- 90 אחוז תאים חיים ומתפקדים כמעט בדיוק כמו כליות אמיתיות. עם כמה התאמות והתקדמות, יתכן שהם יום אחד יהיו מוכנים להשתלה באנשים.