برترین فناوریها در تولید اندامهای بیونیکی/ سلول مصنوعی و کلیه پوشیدنی

به گزارش خبرگزاری مهر، بازگرداندن بینایی به چشمهای نابینا و ابداع زبانی که از قدرت چشایی به مراتب قدرتمندتر از زبان طبیعی انسان برخوردار است به خوبی نشان دهنده این موضوع است که انسان قدرت سلطه کامل بر این بخش از علم جهان را خواهد داشت. در ادامه به نمونه های موفق اندامهای بیونیکی که تا کنون در جهان ارائه شده اند، اشاره می شود.

عضو مصنوعی برای مغز: جایگزین کردن قسمتی از مغز انسان در حال حاضر به آسانی جایگزین کردن اندامهای دیگر بدن نیست اما در آینده ای نه چندان دور، این فرایند به عملیاتی ساده تبدیل خواهد شد. تئودور برگر دانشمند دانشگاه کالیفرنیای جنوبی تراشه رایانه ای خلق کرده است که می تواند جایگزین بخش هیپوکمپوس مغز، منطقه ای که کنترل حافظه کوتاه مدت و درک فضایی را به عهده دارد، در انسان شود. این منطقه به تدریج در معرض حملات اختلالاتی مانند آلزایمر و سکته قرار می گیرد و به همین دلیل می تواند برای انسان مشکلات فراوانی را به وجود آورد. اما با جایگزین کردن این بخش آسیب دیده توسط تراشه رایانه ای می توان قدرت حرکت افرادی را که در گذشته کاملا غیر فعال بوده اند را بازگرداند. برگر همچنان در حال آزمایش این تراشه است تا در آینده بتواند نمونه تکمیل شده آن را برای کمک به افراد ناتوان ارائه کند.

سلولهای مصنوعی: برخی اوقات داروها باید به نقاط تعیین شده ای از بدن برسند که در این شرایط به طور قطع قرصها و تزریق راه حل این مشکل نخواهند بود. دنیل همر استاد مهندسی بیولوژی دانشگاه پنسیلوانیا شیوه ای جدید را برای رفع این نیاز در بیماران ارائه کرده است. وی سلولهای مصنوعی را با کمک مواد پلیمری تولید کرده است که می توانند به راحتی سلولهای گلبول سفید در میان خون بدن انسان حرکت کنند. این سلولهای عجیب با نام c قادرند داروها را مستقیما به جایی که نیاز هست انتقال دهند که این فرایند می تواند مقابله با بیماریها و ویروسها را بسیار ساده تر سازد.

کلیه پوشیدنی: خارج کردن سموم از خون بدن و تعدیل سطوح مایعات در بدن برای افرادی که دچار اختلالات کلیوی هستند، طی ساعتها صرف زمان در کنار دستگاه های دیالیز بزرگ و رنج آور امکانپذیر خواهد بود. اما با کمک کلیه مصنوعی جدیدی که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا ابداع شده است می توان این سیستم را تغییر داد. این کلیه بسیار سبک بوده و به اندازه ای کوچک است که می توان آن را بر روی کمربند نصب کرد. برخلاف ابعاد کوچکتر و وزن کمتر این ابداع به نسبت دستگاه های دیالیز، عملکرد این تجهیزات بسیار بهتر از دستگاه های دیالیز رایج است زیرا این کلیه ها می توانند مانند کلیه های طبیعی 24 ساعت از روز و 7 روز هفته را به تصفیه خون بدن بیمار بپردازند.

زانوی هوشمند: زانو یکی از اعضای بدن است که توانایی فکر کردن مستقل را ندارد. با این حال محققان ام آی تی زانوی مصنوعی ابداع کرده اند که به خودی خود توانایی فکر کردن دارد. بیمار برای استفاده زانوهای الکتریکی که در گذشته ابداع شده بودند نیازمند برنامه ریزی اولیه متخصصان بود اما زانوی RHEO برخلاف نمونه های رایج می تواند با یادگیری الگوی راه رفتن بیمار و با استفاده از حسگرهای متعدد نوع سطحی که فرد در حال راه رفتن بر روی آن است را تعیین کرده راه رفتن برای افراد را ساده تر و طبیعی تر کند.

دست بیونیکی: افراد قطع عضو اکنون می توانند از دستهای مصنوعی استفاده کنند که عملکردی مشابه دستهای طبیعی داشته و با کمک تفکر انسان هدایت می شود. محققان موسسه بازتوانی شیکاگو نوعی دست بیونیکی ابداع کرده اند که به موتورهای سالم عصبی مغز متصل شده و حرکات خود را با کمک مغز تنظیم می کند. زمانی که بیمار تصمیم می گیرد بازوی خود را حرکت دهد، اعصابی که در گذشته با دست واقعی در ارتباط بوده اند، اکنون با دست بیونیکی ارتباط برقرار کرده و سیگنالهای خود را ارسال می کنند. محققان اکنون در تلاشند با افزودن حسگرهای قدرتمند امکان حس حرارت، فشار و لرزش را در این دست بیونیکی به وجود آورند.

طعم مصنوعی: زمانی که تولید کنندگان غذا سعی می کنند به صورت مداوم طعمی طبیعی و مشابه را به وجود آورند از زبانهای الکترونیکی استفاده می کنند، ابزاری که توسط محققان دانشگاه تگزاس به وجود آمده است. زبانهای الکترونیکی می توانند مایعات را تحلیل کرده و خصوصیات دقیق شیمیایی آنها را به ثبت برسانند. این زبانها از حسگرهای میکروکروی و بسیار کوچکی تشکیل شده اند که در معرض مواد مختلف تغییر رنگ می دهند.

پانکراس قابل حمل: پانکراس مصنوعی که بتواند میزان قند خون افراد را کنترل کرده و میزان انسولین خون را با نیاز بدن انطباق دهد، به زودی و طی چند سال آینده در دسترس بیماران قرار خواهد گرفت. به گفته آرون کوالسکی از مرکز تحقیقات دیابت این ابزار می تواند به صورت ترکیبی از دو فناوری موجود، پمپ انسولین و کنترل کننده دائمی گلوکز ارائه شود. چنین ابزاری می تواند امکان زندگی طبیعی را برای بیماران دیابتی به ارمغان آورده و آثار جانبی نوسان قند خون را در بدن بیمار کاهش دهد.

استخوان با قابلیت رشد: از دهه 1960 تا کنون محققان از وجود پروتئینهایی که قادر به تحریک نسوج استخوانی و افزایش سرعت رشد آنها هستند، آگاه بوده اند. با این حال ادغام این آگاهی و فناوری هرگز پاسخ مناسبی به دانشمندان ارائه نکرد و استخوانها در این شیوه اغلب در مسیرهای نادرست رشد می کردند. در سال 2005 محققان دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از پروتئینی خاص که تنها توانایی رشد در انواع خاصی از سلولها را دارند، این مشکل را رفع کردند. این پروتئین با نام UCB-1 اکنون برای رشد دادن استخوانهای جدید در بدن بیمارانی که از اختلالات مفصلی و استخوانی رنج می برند، استفاده می شود.

چشم بیونیکی: برای افراد نابینا، ایجاد توانایی دیدن نور، حرکات و اشکال، تغییر بسیار بزرگی به شمار می رود. آرگوس دو که توسط سازمان غذا و داروی آمریکا در حال آزمایش به سر می برد، ابزاری است که توسط محققان دانشگاه هاروارد ارائه شده است و در آینده ای نزدیک به یاری افراد نابینا خواهند شتافت. به گفته محققان هاروارد این ابزار با استفاده از دوربین تصاویر را به ثبت رسانده و آنها را به سیگنالهایی تبدیل می کند. این سیگنالها سپس به الکترودهایی که در چشم فرد کارگذاشته شده اند، ارسال شده و اشکالی از آنچه دیده شده را در ذهن فرد به وجود می آورند.