Медицина: железный человек

Какие органы и части человеческого тела ученые собираются в случае «поломки» заменять искусственными, а какие уже заменяют?

Глаз

Argus II — один из самых совершенных бионических глаз. Изображение получает миниатюрная камера, вмонтированная в очки. Данные передаются на протез, который вживлен прямо в сетчатку и стимулирует сохранившиеся здоровые клетки. К сожалению, разрешение такого глаза достигает лишь 6×10 пикселей.

Зубы

Зубными имплантами сегодня никого не удивишь, однако медики считают, что к середине 2020-х они смогут выращивать взамен старых и испорченных зубов новые натуральные. Команда Джереми Мао из Колумбийского университета уже продемонстрировала этот процесс на лабораторных животных.

Нос

Новый нос вместо поврежденного выращивают прямо в теле пациента. Структуру органа воссоздают из хрящевой ткани и вшивают под кожу. Выглядит жутковато, но через несколько месяцев, когда новый нос сформируется, его переносят на место, а еще через пару лет от операции не остается и следа.

Ухо

Кохлеарные протезы MED-EL, Advanced Bionics и других компаний способны компенсировать потерю слуха. Микрофон регистрирует звуковые сигналы, а специальная микросхема преобразует их в электрические импульсы. По беспроводной связи они передаются на имплант, который стимулирует слуховые нервы.

Мозг

Летом 2020 года проект Neuralink представил микрочип размером 23×8 мм, содержащий 1024 тончайших электрода для подключения к нервным клеткам. Когда-нибудь такие устройства позволят точно регистрировать активность нейронов, и человек сможет управлять электроникой силой мысли.

Сердце

Существует целый набор искусственных водителей ритма, насосов и других «запчастей» сердца на замену поврежденным. Однако создать протез всего органа пока не удается.

Легкие

Воспроизвести этот орган пытаются разработчики компании MC3. Устройство Biolung должно обеспечить нормальный газообмен и помещаться в грудной клетке. Судя по всему, добиться этого пока не удалось. В 2018 году ученые сообщали об опытах на животных, но к 2020-му новых результатов не появилось.

Кровь

Летом 2020 года ученые представили метод получения искусственных эритроцитов, способных переносить кислород и углекислый газ по организму. Для этого «натуральные» молекулы гемоглобина покрыли инертным полимером. Такой материал не содержит белков групп крови, поэтому «эритроциты» подойдут любому пациенту.

Нога

Углепластиковые пружинящие протезы Cheetah Flex-Foot оказались настолько эффективны, что южноафриканский паралимпиец Оскар Писториус, который ими пользовался, даже был временно отстранен от соревнований. Судьи решили, что протезы дают спортсмену явное преимущество.

Колено

В высокотехнологичных протезах C-Leg используются гидроцилиндры — как в механизме, регулирующем высоту компьютерного кресла, — а также целый набор датчиков давления и сгибания плюс микропроцессор для анализа этих данных. Воссоздать функциональность колена оказалось очень непросто.

Рука

Бионические протезы, такие как I—LIMB Hand, подключаются к сохранившимся участкам мышечной ткани или непосредственно к нервным волокнам. Точная электроника интерпретирует полученный сигнал и приводит в действие компактные электродвигатели. Благодаря этому искусственная конечность воспроизводит естественные движения руки, иногда весьма сложные. Существуют и бионические протезы для ног.

Фото: AFP (X3), EYEVINE / EAST NEWS, GETTY IMAGES, SPL (X3)/ LEGION-MEDIA, ISTOCK (X2), OTTOBOCK, WEI ZHU, C. JEFFREY BRINKER ET AL., ADAPTED FROM ACS NANO 2020, DOI: 10.1021/ACSNANO.9B08714, JEREMY MAO / COLUMBIA UNIVERSITY MEDICAL CENTER