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10 Beeindruckend futuristische medizinische Durchbrüche
Diejenigen von uns, die vor der Jahrhundertwende einen wesentlichen Teil unseres Lebens gelebt haben, haben unsere jetzige Zeit als die weit entfernte Zukunft betrachtet. Weil wir mit Filmen wie aufgewachsen sind Blade Runner (das ist 2019), neigen wir wenig dazu, wie unwahrscheinlich die Zukunft aus ätherischer Sicht ist, zumindest aus ästhetischer Sicht.
Nun, während das ständig versprochene fliegende Auto niemals wirklich ankommen wird, könnten diese weniger auffälligen, aber ebenso beeindruckenden jüngsten Durchbrüche in der Medizintechnik einen großen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität leisten, während wir uns in eine noch weiter entfernte Zukunft bewegen.
10 Kundenspezifische Ersetzungen von auf Biomaterial basierenden Verbindungen
Während die Technologie des Gelenk- und Knochenersatzes in den letzten Jahrzehnten einen großen Weg zurückgelegt hat: Kunststoff- und keramikbasierte Geräte gewinnen zunehmend Vorrang vor metallischen. In der neuesten Generation künstlicher Knochen und Gelenke wird das gesamte Konzept einen Schritt weiter gehen, indem es entwickelt wird im Wesentlichen organisch mit dem Körper zu verschmelzen.
Möglich wird dies natürlich durch 3-D-Druck (der hier eher wiederkehrend ist). In Großbritannien haben Chirurgen des Southampton General Hospital eine Pionierarbeit geleistet, bei der ein 3D-bedrucktes Titan-Hüftimplantat eines älteren Patienten durch einen „Kleber“ aus seinen eigenen Stammzellen fixiert wird. So beeindruckend es ist, Professor Bob Pilliar an der Universität von Toronto hat es mit Implantaten der nächsten Generation, die tatsächlich menschlichen Knochen imitieren, deutlich verbessert.
Pilliar und sein Team bilden ein winziges Netzwerk von nährstofftragenden Kanälen und Kanälen innerhalb der Implantate. Dabei wird sein Knochenersatzmittel (mit ultraviolettem Licht) in äußerst komplexe Strukturen mit höchster Präzision gebunden.
Die nachwachsenden Knochenzellen des Patienten verteilen sich dann in diesem Netzwerk und koppeln den Knochen mit dem Implantat. Die künstliche Knochenmasse löst sich dann mit der Zeit auf, und die natürlich nachwachsenden Zellen und das Gewebe behalten die Form des Implantats bei. Sagt Mr. Pilliar: „Es ist ein bisschen zu kurz Star Trek wo du eine Person zappst und sie sind fixiert… aber es ist in der gleichen Richtung. “
9 Kleiner Schrittmacher
Seit dem ersten implantierten Schrittmacher im Jahr 1958 hat sich die Technologie natürlich erheblich verbessert. Nach einigen großen Sprüngen in den 70er Jahren hat sich die Schrittmachertechnologie jedoch Mitte der 80er Jahre weitgehend eingestellt. Erstaunlicherweise kommt Medtronic, das Unternehmen, das den ersten batteriebetriebenen Schrittmacher herstellte, mit einem Gerät auf den Markt, das die Schrittmacher auf die gleiche Weise revolutionieren wird wie das frühere Gerät die tragbaren verbessert. Es hat die Größe einer Vitamintablette und muss überhaupt nicht operiert werden.
Dieses neueste Modell wird über einen Katheter in der Leiste (!) Geliefert, der mit kleinen Zinken am Herzen befestigt wird und die erforderlichen regelmäßigen elektrischen Impulse abgibt. Während gewöhnliche Schrittmacheroperationen eher aufdringlich sind und eine "Tasche" für das Gerät schaffen, die neben dem Herzen sitzt, macht die winzige Version eine weitaus einfachere Prozedur und verbessert erstaunlicherweise die Komplikationsrate des Originals um über 50 Prozent 96 Prozent der Patienten berichteten über keine schwerwiegenden Komplikationen.
Medtronic ist zwar vielleicht der erste Anbieter auf dem Markt (die FDA-Zulassung wurde bereits erteilt), doch andere große Hersteller von Herzschrittmachern entwickeln derzeit konkurrierende Geräte, die sich davor hüten, auf dem derzeit jährlich 3,6 Mrd. USD teuren Markt zurückgelassen zu werden. Medtronic begann 2009 mit der Entwicklung seines winzigen Lebensretters.
8 Google Augenimplantat
Ubiquitärer Suchmaschinenanbieter und Weltherrscher Google scheint unheimlich darauf zu achten, Technologie in jeden Aspekt des Lebens zu integrieren, aber man muss zugeben, dass sie einige faszinierende Ideen haben, um mit ihren Klunkern mitzuwirken. Googles neueste Nummer hat jedoch ebenso viele potenziell lebensverändernde Anwendungen wie unangenehm furchterregende.
Das Projekt, das als Google Contact Lens bekannt ist, klingt genau so, wie es sich anhört: Eine implantierbare Linse, die die natürliche Linse des Auges (die dabei zerstört wird) ersetzt und sich an schlechte Sehfähigkeit anpassen kann. Es ist mit dem gleichen Material, das zur Herstellung weicher Kontaktlinsen verwendet wird, mit dem Auge verbunden und bietet eine Vielzahl möglicher medizinischer Anwendungen - zum Beispiel das Ablesen des Blutdrucks von Glaukompatienten, das Aufzeichnen des Blutzuckerspiegels von Diabetikern oder die drahtlose Aktualisierung, um Verschlechterungen Rechnung zu tragen in der Vision eines Patienten.
Es könnte sogar die verlorene Sicht vollständig wiederherstellen. Mit diesem Prototyp-Tech, der nur eine kurze Entfernung von einer in Ihr Auge implantierten Kamera ist, sind die Spekulationen über die Möglichkeit des Missbrauchs gewachsen.
Derzeit ist nicht abzusehen, wann dies auf dem Markt sein könnte. Es wurde jedoch ein Patent angemeldet, und klinische Studien haben die Durchführbarkeit des Verfahrens bestätigt.
7 Künstliche Haut
Während die Fortschritte in der Technologie für künstliche Hauttransplantationen in den letzten Jahrzehnten stetige Fortschritte gemacht haben, können zwei neue Durchbrüche aus ganz unterschiedlichen Blickwinkeln neue Forschungsbereiche eröffnen. Der Wissenschaftler Robert Langer hat am Massachusetts Institute of Technology eine "zweite Haut" entwickelt, die er XPL ("vernetzte Polymerschicht") nennt. Das unglaublich dünne Material ahmt das Aussehen straffer, jugendlicher Haut nach - ein Effekt, der beim Auftragen fast augenblicklich auftritt, jedoch nach etwa einem Tag seine Wirkung verliert.
Interessant ist, dass der Chemie-Professor der University of California Riverside, Chao Wang, an einem noch futuristischeren Polymermaterial arbeitet - einem Material, das sich vor Schäden bei Raumtemperatur selbst heilen kann und aus winzigen Metallpartikeln infundiert wird Strom leiten. Obwohl er nicht gerade behauptet, dass er versucht, Superhelden zu schaffen, gibt er zu, dass er ein großer Fan von Wolverine ist und sagt über seine Forschung: "Es versucht, Science Fiction in die reale Welt zu bringen."
Interessanterweise sind bereits einige selbstheilende Materialien auf den Markt gekommen, beispielsweise eine selbstreparierende Beschichtung des Flex-Telefons von LG, die Wang als Beispiel für verschiedene Arten von Anwendungen nennt, die er in der Zukunft für diese Technologie sieht. Allerdings versucht dieser Mann eindeutig, Superhelden zu schaffen.
6 Bewegungserholende Gehirnimplantate
Ian Burkhart, 24, erlitt im Alter von 19 Jahren einen ungewöhnlichen Unfall, der ihn von der Brust abwärts gelähmt hatte. Seit zwei Jahren arbeitet er mit Ärzten zusammen, um das in sein Gehirn implantierte Gerät zu optimieren und einzustellen. Ein Mikrochip, der elektrische Impulse im Gehirn liest und sie in Bewegung umwandelt. Obwohl das Gerät bei weitem nicht perfekt ist - er kann es nur im Labor verwenden, wenn das Implantat durch einen am Arm getragenen Ärmel mit einem Computer verbunden ist - konnte er Aufgaben wie das Eingießen aus einer Flasche wieder lernen und war sogar in der Lage ein oder zwei Videospiele spielen.
Tatsächlich gibt Ian als erster zu, dass er niemals direkt von der Technologie profitieren kann. Es ist eher ein „Proof of Concept“, um zu zeigen, dass Gliedmaßen, die keine Verbindung mehr zum Gehirn haben, durch externe Mittel wieder mit den Impulsen des Gehirns verbunden werden können.
Es ist jedoch sehr wahrscheinlich, dass es eine enorme Hilfe sein wird, wenn er sich einer Gehirnoperation unterzieht und sich seit Jahren dreimal wöchentlich unterhält, um diese Technologie für zukünftige Generationen voranzubringen. Obwohl ähnliche Verfahren verwendet wurden, um die Bewegung von Affen teilweise wiederherzustellen und einen Roboterarm mit menschlichen Gehirnwellen zu animieren, ist dies das erste Beispiel für die erfolgreiche Überbrückung der neuronalen Trennung, die eine Lähmung bei einem Menschen verursacht.
5 Bioabsorbierbare Transplantate
Stents oder Transplantate - Polymernetzröhrchen, die chirurgisch in die Arterien eingesetzt werden, um die Blockierung zu lindern - sind ein notwendiges Übel, da sie im Laufe des Lebens des Patienten zu Komplikationen neigen und nur mäßig wirksam sind. Das Komplikationspotenzial insbesondere bei jungen Patienten macht die Ergebnisse einer kürzlich durchgeführten Studie mit bioabsorbierbaren Gefäßtransplantaten sehr vielversprechend.
Das Verfahren wird als endogene Gewebesanierung bezeichnet - und jetzt für ein einfaches Englisch: Bei jungen Patienten, die ohne notwendige Verbindungen im Herzen geboren wurden, konnten die Ärzte diese Verbindungen mit einem fortschrittlichen Material herstellen, das als „Gerüst“ fungiert und den Körper dazu befähigt replizieren Sie die Struktur mit organischem Material, wobei das Implantat abgebaut wird. Es war eine begrenzte Studie mit nur fünf jungen Patienten. Alle fünf erholten sich jedoch ohne Komplikationen.
Auch wenn dies kein neues Konzept ist, scheint das neue Material der Studie (bestehend aus supramolekularen, bioabsorbierbaren Polymeren, die mit einem proprietären Elektrospinnverfahren hergestellt werden) einen großen Schritt nach vorne zu bedeuten. Stents früherer Generationen, die aus anderen Polymeren und sogar Metalllegierungen zusammengesetzt sind, haben gemischte Ergebnisse erbracht, was zu einer langsamen Übernahme der Behandlung mit Ausnahme von Nordamerika geführt hat.
4 Bioglas-Knorpel
Ein weiteres 3-D-gedrucktes Polymer-Konstrukt kann die Behandlung einiger sehr schwächender Verletzungen revolutionieren. Ein Team von Wissenschaftlern des Imperial College London und der Universität von Milano-Bicocca hat ein Material entwickelt, das sie als "Bioglas" - eine Silica-Polymer-Kombination - bezeichnet, die die harten, flexiblen Eigenschaften von Knorpel besitzt.
Diese Bioglas-Implantate sind wie die Stents des vorherigen Eintrags, wurden jedoch aus einem völlig anderen Material für eine völlig andere Anwendung hergestellt. Eine vorgeschlagene Verwendung dieser Implantate ist ein Gerüst, um das natürliche Nachwachsen von Knorpel zu fördern. Sie haben aber auch selbstheilende Eigenschaften, die sich bei einem Zusammenbruch beim Kontakt wieder verbinden können.
Obwohl die erste getestete Anwendung der Ersatz einer Bandscheibe ist, befindet sich eine weitere dauerhafte Version des Implantats in der Entwicklung, um Knieverletzungen und andere Verletzungen in Bereichen zu behandeln, in denen der Knorpel nicht nachwächst. Die Produktionsmittel (3-D-Druck) machen die Implantate viel billiger in der Herstellung und noch funktionaler als die derzeitigen führenden Implantate dieser Art, die typischerweise in einem Labor gezüchtet werden müssen.
3 selbstheilende Polymer-Muskeln
Um nicht übertroffen zu werden, arbeitet der Chemiker Cheng-Hui Li in Stanford hart an einem Material, das der Baustein eines echten künstlichen Muskels sein könnte, der sogar in der Lage ist, unsere müden Muskeln zu übertreffen. Seine Verbindung - eine verdächtig organisch klingende Kombination von Silizium-, Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen - kann sich über das 40-fache ihrer Länge ausdehnen und dann wieder normal werden.
Es kann sich auch innerhalb von 72 Stunden von Löchern erholen, die sich darin befinden, und es kann sich natürlich wieder anheften, wenn es durch Anziehung durch ein Eisen- "Salz" in der Verbindung abgetrennt wird. Fürs Erste muss es zusammengefügt werden, um sich auf diese Weise wieder zu befestigen. Die Stücke krabbeln eigentlich nicht aufeinander zu. Zur Zeit.
Der einzige Schwachpunkt dieses Prototyps ist vorerst seine begrenzte elektrische Leitfähigkeit. Die Substanz wird nur um 2 Prozent länger, wenn sie einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, im Gegensatz zu den 40 Prozent, die echte Muskeln erreichen.Wir erwarten, dass dies in kurzer Zeit überwunden wird - und für Li, die Bioglas-Knorpelwissenschaftler, und Dr. Wolverine aus den früheren Einträgen, werden sie in noch kürzerer Reihenfolge miteinander in Kontakt treten, falls dies nicht bereits der Fall ist.
2 Geisterherzen
Die Technik, die von Doris Taylor, Direktor für regenerative Medizin am Texas Heart Institute, entwickelt wurde, ist eine leichte Abweichung von den oben diskutierten 3D-gedruckten Biopolymeren und dergleichen. Dr. Taylor hat an Tieren demonstriert - und ist bereit, sich an Menschen zu versuchen - eine Technik, bei der nur organisches Material verwendet wird, das möglicherweise noch wissenschaftsfiktiver ist als jeder andere Eintrag.
Kurz gesagt, das Herz eines Tieres, sagen wir, ein Schwein wird in ein chemisches Bad getaucht, das alle Zellen außer dem Eiweiß zerstört und absaugt. Dies bleibt ein leeres „Herz“, dem dann die eigenen Stammzellen des Patienten injiziert werden können.
Sobald das notwendige biologische Material vorhanden ist, wird das Herz mit einem Gerät verbunden, das einem künstlichen Kreislaufsystem und Lunge (einem „Bioreaktor“) entspricht, bis es als Organ fungiert und in den Patienten transplantiert werden kann. Dr. Taylor hat die Technik an Ratten und Schweinen erfolgreich demonstriert, aber noch keinen menschlichen Patienten.
Es ist eine ähnliche Technik, die mit weniger komplexen Organen wie Blasen und Tracheae erfolgreich war. Dr. Taylor ist der erste, der zugibt, dass die Perfektionierung des Prozesses - und die Fähigkeit, einen stetigen Strom konstruierter Herzen zu liefern und die Warteliste für Transplantationen gänzlich zu beseitigen - noch lange nicht erreicht ist. Es wurde jedoch darauf hingewiesen, dass selbst wenn die Anstrengungen scheitern sollten, dies zweifellos den Vorteil haben wird, zu einem viel besseren Verständnis der Herzkonstruktion zu führen und die Behandlung von Herzkrankheiten zu verbessern.
1 Injizierbares Brain Mesh
Schließlich verfügen wir über eine Spitzentechnologie mit dem Potenzial, das Gehirn mit einer Injektion schnell, einfach und vollständig zu verdrahten. Forscher der Harvard University haben ein elektrisch leitfähiges Polymernetz entwickelt, das buchstäblich in das Gehirn injiziert wird, wo es die Ecken und Winkel infiltriert und mit dem eigentlichen Gehirngewebe verschmilzt.
Das Netz, das bisher nur aus 16 elektrischen Elementen bestand, wurde fünf Wochen lang ohne Immunabstoßung in das Gehirn von zwei Mäusen implantiert. Die Forscher sagen voraus, dass ein Gerät, das aus Hunderten solcher Elemente besteht, in naher Zukunft das Gehirn bis zu den einzelnen Neuronen aktiv überwachen kann, mit anderen potenziellen Anwendungen, einschließlich der Behandlung neurologischer Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit und des Schlaganfalls.
Letztendlich könnte dies auch zu einem besseren Verständnis der höheren kognitiven Funktionen, Emotionen und anderer Funktionen des Gehirns führen, die derzeit noch trüb sind. Eine solche Überbrückung der Kluft zwischen der neurologischen und der physischen Wissenschaft könnte viele der Fortschritte der noch weiteren Zukunft fördern und auch zusammen mit vielen der vorherigen Einträge auf dieser Liste zu Superhelden führen.
Mike Floorwalkers eigentlicher Name ist Jason und er lebt mit seiner Frau Stacey in Parker, Colorado. Er liebt laute Rockmusik, kocht und macht Listen.