Bionični vsadki in trendi razvoja na tem področju

17.09.2020

Bionični vsadki lahko nadomeščajo manjkajoče ali poškodovane dela telesa z umetnim ekvivalentom. Včasih lahko bionični implantat celo preseže zmogljivosti naravnega človeškega organa. Bionika z inovacijami, ki nastajajo na tem področju, omogoča, da se pacientom povrneta funkcionalnost in uporabnost okončin ali določenih organov. Najnovejše tehnologije, kot so 3D- in 4D-tiskanje, nanotehnologija in umetna inteligenca, izboljšujejo vzdržljivost bioničnih implantatov in jih delajo realistične in ekstremno funkcionalne.

Razviti so za učinkovito uporabo, postajajo čutni na dotik, občutljivi na električne impulze in druge dražljaje. Bionični vsadki obstajajo že desetletja, lahko bi trdili, da je prvi bionični implantat pravzaprav srčni spodbujevalnik, ustvarjen v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Srčni spodbujevalniki so električne naprave, ki podpirajo optimalno delovanje srca s pošiljanjem ustreznih električnih impulzov, ki pomagajo srčnim utripom. Še en bionični vsadek se je pojavil v osemdesetih letih prejšnjega stoletja; slušni aparat. Ta je izboljšal naglušnost s priključitvijo naprave, ki ustrezno ojači zvok. 

Novejše bionične inovacije

Med novejše bionične inovacije sodijo bionične roke in noge, ki so vedno bolj sofisticirane in učinkovite. Te inovacije omogočajo gibalne sposobnosti, oprijem, čutnost in občutljivost. Vedno bolj so podobne organskim rokam in nogam. Slušne aparate poznamo že desetletja, bionični sluh pa šele nekaj let. Gre za bionične vsadke, kot sistem za implantacijo, npr. (Cochlear by Advanced Bionics) to omogoča uporabniku, da slušni sistem popolnoma zaobide uho in uporabi električne impulze do možganov in ti potem simulirajo sluh. Ta metoda se je izkazala za boljšo od običajnega slušnega aparata. Danes poznamo tudi sistem za bionični vid, ki omogoča vid tudi v primeru, ko to doslej ni bilo mogoče. Te naprave sicer ne nadomeščajo fizičnega očesa, temveč so kot neke vrste očala, nameščena nad očmi uporabnika, z vgrajenimi mikro kamerami, procesorji, oddajniki in sprejemniki, ki sprejemajo in oddajajo vidne informacije možganom. V primeru razvoja bioničnega vida gre sicer za različne pristope v odvisnosti od vrste okvare vida (mrežnice, leče, optičnega živca, receptorjev) itd. Danes poznamo tudi bionično srce (TAH), totalno umetno srce, ki uporabniku omogoča, da ima kirurško nameščeno umetno srce, ki nadomešča delovanje poškodovanih zaklopk in prekata. Podjetje BiVACOR je razvilo bionični implantat, ki je majhen, vzdržljiv in lahko svojo funkcijo opravlja, vse dokler ni izvedena fizična presaditev srca. Inženirji s tehnološkega inštituta v Massachusettsu pa so razvili biorobotsko hibridno srce za testiranje protetskih zaklopk in drugih srčnih naprav. Med bionične implantate sodijo tudi različni nevrostimulatorji, protibolečinske črpalke, možganski vmesniki v povezavi z inteligentno protetiko. 

»Sodoben bionični slušni sistem

Bionični organi in njihov razvoj

Danes lahko že govorimo o velikem napredku pri razvoju in ustvarjanju bioničnih organov, kot so umetne ledvice, trebušna slinavka in drugo. Bionični implantat ledvice lahko zelo učinkovito izloča toksine in nadomešča druge vitalne funkcije. Letos naj bi luč sveta zagledale prve prave bionične umetne ledvice. Rešitev skupine UCSF namreč vključuje dve najpomembnejši komponenti: nano-inženirski kremenčev filter za odstranjevanje raztopljenih toksinov in bioreaktor, ki vsebuje žive ledvične celice. Prednost bionične ledvice bi bila tudi v tem, da bi jo zdravniki lahko nadomestili z minimalnim invazivnim operativnim posegom. Intenzivno se danes raziskujejo tudi drugi bionični organi, kot so bionična trebušna slinavka in bionični možganski vsadki. Visokotehnološke bionične naprave pa omogočajo pacientom izboljšano kakovost življenja ter hitrejše diagnostične podatke. 

»Infografika ilustrira uspešen razvoj bionike na različnih področjih, še zlasti povezanih z inteligentno protetiko, inteligentnimi vsadki, možganskimi vmesniki in drugimi sistemi. (photo: Bigstock)

Z bionskimi tehnologijami se danes lahko zdravijo različna bolezenska stanja, ki prizadenejo posamezne organe človeškega telesa. Zdravijo se z modulacijo perifernih živcev in s terapevtsko električno stimulacijo. Periferni živčni sistem je namreč mreža nevronov zunaj možganov in hrbtenjače. Naprave, ki modulirajo delovanje perifernih živcev, obnovijo delovanje obolelih organov, lahko pa v določenih primerih nadomestijo uporabo farmacevtskih zdravil, še zlasti takrat, ko zdravljenje s tradicionalnimi metodami ni učinkovito. Ta pristop ponuja vznemirljive možnosti za prihodnje zdravljenje vnetnih in presnovnih bolezni, pa tudi kroničnih bolečin.

Avtor: Janez Škrlec 

Janez Škrlec se vrsto let ukvarja z novimi tehnologijami, še zlasti bioniko in nanotehnologijo. Dolga leta je bil član Sveta za znanost in tehnologijo RS in ustanovitelj Odbora za znanost in tehnologijo pri OZS.