Construyendo al hombre de seis millones de dólares

Las partes reemplazables del cuerpo suenan como algo sacado de una película de ciencia ficción (o de terror). Pero para aquellos a quienes les faltan extremidades, necesitan un trasplante de órgano o tienen problemas de visión o audición, podría significar una nueva oportunidad de vida gracias a los ingenieros biomédicos que están a la altura del desafío.

Uno podría imaginar un futuro en el que los humanos opten por reemplazar partes del cuerpo que funcionen por otras que puedan prestarles habilidades sobrehumanas. Pero las visiones de los cyborgs se olvidan rápidamente cuando una persona que ha perdido la visión la ha restaurado con un implante de retina con microchip o una bailarina profesional que perdió la pierna en una tragedia nacional puede volver a actuar en el escenario.

Al probar los límites de cuánto del cuerpo humano puede ser replicado y reemplazado, el psicólogo suizo Bertolt Meyer trabajó con ingenieros en robótica para crear un robot modelado según él mismo. Meyer tiene un brazo protésico, la ultra revolución i-limb, que se documentó en el documental de la BBC Cómo construir un hombre biónico . Por lo tanto, estaba bien posicionado para ensamblar el robot Rex a partir de una serie de prótesis, incluso dándole un sistema circulatorio. Cuando se enfrenta a un robot con su propio rostro y un cuerpo frustrantemente torpe, Meyer se angustia inicialmente, pero sus preocupaciones se desestiman rápidamente cuando Rex navega por el mundo y atrae admiradores en el camino.

Si bien Rex no nos reemplazará por completo en el corto plazo, sirve como modelo de lo que es posible cuando el ingenio tecnológico se encuentra con la biología. Mira nuestra presentación de diapositivas para más ejemplos.

1 piel

La piel artificial puede sentirse real para una persona que la toca, pero puede no proporcionar mucha sensación al receptor del trasplante. Utilizando nanopartículas cubiertas de monocapa dorada, los investigadores del Technion-Israel Institute of Technology crearon una piel electrónica que es 10 veces más sensible al tacto que las alternativas. El e-skin es flexible y capaz de detectar presión, temperatura y humedad.

• 2 calavera

  Una mujer en los Países Bajos que padece un trastorno óseo tenía un cráneo engrosado que amenazaba su vida. Los médicos del Centro Médico de la Universidad de Utrecht recurrieron a la impresión 3D para crear un nuevo cráneo para ella. Con la presión de su cerebro, las dificultades que tenía con la visión y el control motor desaparecieron.

  Una niña en China fue salvada de manera similar por un cráneo de titanio impreso en 3D después de sufrir un caso grave de hidrocefalia. Su cabeza había crecido cuatro veces su tamaño normal. Los médicos extrajeron parte de su cráneo, drenaron el líquido y reemplazaron el hueso con el implante impreso.



3 cerebro

La restauración de la función cerebral perdida a menudo se deja al cerebro mismo. Pero se ha demostrado que un cerebelo artificial en un chip restaura la función cerebral perdida en ratas. En la Universidad de Tel Aviv de Israel, los investigadores desconectaron el cerebelo de una rata, lo que evitó que parpadeara en reacción a un estímulo. Después de implantar el chip, pudieron enseñar a la rata a parpadear en respuesta. Los investigadores creen que sus hallazgos pueden ir más allá de restaurar la funcionalidad y mejorar las capacidades del cerebro.

Más allá del modelo de rata, un equipo de investigación del Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh pudo externalizar la función del brazo de un hombre que ha sido tetrapléjico durante 10 años a un brazo robótico. Al implantar dos conjuntos de electrodos en el cerebro del hombre y luego conectar un receptor a su cráneo, puede sentir la sensación a través del brazo y controlarlo lo suficiente como para poder sostener un vaso y realizar otras tareas.

DARPA, mientras tanto, está investigando implantes cerebrales que podrían mejorar las capacidades mentales de los humanos. La organización está comprometiendo $ 62 millones para desarrollar un implante que transfiera datos entre el cerebro y los dispositivos. La agencia reconoce que su objetivo podría no ser factible al señalar que el éxito llevaría a "avances integrados en numerosas disciplinas que incluyen neurociencia, biología sintética, electrónica de baja potencia, fotónica, empaque y fabricación de dispositivos médicos, ingeniería de sistemas y pruebas clínicas".



4 ojos

Incluso cuando la visión es 20/20, no es sencillo. Ver una imagen es un proceso de varios pasos, no directo, y se lleva a cabo a través de una delicada red neuronal. En la Universidad de Stanford, los investigadores están trabajando en una prótesis retiniana fotovoltaica para restaurar la vista a las personas con ceguera como resultado de ciertas afecciones retinianas, como la retinitis pigmentosa y la degeneración macular. El implante estimula las neuronas retinianas, completando la parte del proceso visual que se ve afectada negativamente por las enfermedades degenerativas de la retina. A diferencia de los implantes anteriores que dependían de fuentes de alimentación extraoculares, el implante del equipo de Stanford obtiene su poder al convertir la luz en corriente eléctrica a través de un par de anteojos. El sistema se encuentra en ensayos clínicos en el Hospital Nacional del Ojo Quinze-Vingts en París.



5 oreja

Se dice que cuando pierdes uno de tus sentidos, los otros se agudizan. No queriendo dejar eso a la evidencia circunstancial, Rich Lee, que estaba perdiendo la visión, tuvo un implante de auriculares implantado en sus oídos por un artista de modificación corporal. Los auriculares usan imanes que funcionan como altavoces y una bobina para transmitir sonido y amplifican en gran medida lo que Lee escucha para que pueda navegar por el mundo utilizando la ecolocalización.



6 mandíbula

Una mandíbula sinterizada con láser e impresa en 3D se implantó con éxito de una mujer que perdió la suya debido a una infección ósea. La mandíbula estaba compuesta de miles de capas y tenía un recubrimiento biocerámico. La solución fue el trabajo de los médicos de la Universidad Hasselt en los Países Bajos.

• 7 corazón artificial

  La espera de un donante de corazón puede ser algo que los pacientes no sobrevivan. Para darles más tiempo, los investigadores desarrollaron SynCardia, un corazón artificial. SynCardia reemplaza las válvulas y los ventrículos y funciona con una fuente de alimentación externa, lo que permite que los pacientes abandonen el hospital y continúen sus vidas. Sin embargo, una advertencia: ha habido algunos problemas recientemente, incluida una muerte que pudo haber ocurrido como resultado de la falla de un compresor.



8 brazo

El Segway no fue a ninguna parte. Pero su inventor, Dean Kamen, pasó a fabricar una prótesis de brazo con control mental. El brazo Deka tiene el tamaño y el peso de un brazo promedio y permite un control de motor pequeño lo suficientemente grande como para que el usuario pueda recoger una uva. El brazo se desarrolló como parte de un proyecto DARPA y ahora ha recibido la aprobación de la FDA.

• 9 pierna

  Hugh Herr tiene más motivación que la mayoría para construir piernas biónicas: las usa. Después de perder las piernas por congelación mientras escalaba rocas, comenzó a modificar sus prótesis. Ahora es el director del Grupo de Biomechatrónica en el MIT Media Lab, y ha dirigido un equipo que está hecho de prótesis de pierna que se mueven de una manera más biológica que mecánica. La prótesis robótica tobillo-pie que diseñó el equipo es la primera en permitir una marcha natural.



10 riñón

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong en China han fabricado riñones en miniatura que funcionan a través de la impresión 3D. Están compuestos por un 90 por ciento de células vivas y funcionan casi exactamente como los riñones reales. Con algunos ajustes y avances, es posible que algún día estén listos para implantarse en las personas.