Техническая Био́ника (от др.-греч. βίον «живущее») — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формах живого в природе и их промышленных аналогах, а также о применении моделей теоретической бионики для решения практических, в том числе инженерных, задач.
Уже не первый десяток лет учёные способствуют совместной эволюции человека и техники. Процесс, когда-то названый Джеймсом Литтеном «киборгизацией», с каждым днём становится не просто возможным, а всё более вероятным сценарием развития человеческого общества. Однако, он также влияет и на других существ.
Исследователи из Сиднейского университета недавно совершили прорыв в технологии бионического глаза, который может изменить миллионы жизней. В последние годы многочисленные ученые-биомедики работают над бионическими глазными имплантатами, следуя успеху кохлеарных имплантатов. Однако глаз - гораздо более сложная часть биологической технологии, чем ухо.
Би—би—си сообщает, что группа австралийских исследователей смогла воссоздать бинокулярную оптическую систему. По крайней мере, для овец, которым улучшили зрение с помощью бионических глаз, хирургически имплантированных за их сетчаткой.
Новые достижения в области бионического зрения.
Исследователи из Школы биомедицинской инженерии Сиднейского университета успешно провели испытания бионических глазных имплантатов на овцах. Они обнаружили, что он частично восстановил зрение и оставался стабильным и совместимым с телом в течение длительного периода. На самом деле тело зажило вокруг имплантата, что является отличным признаком. Один из инженеров, участвовавших в проекте, прокомментировал: “Мы обнаружили, что устройство оказывает очень слабое воздействие на нейроны, необходимые для” обмана" мозга".
Идея эксперимента заключалась в том, чтобы убедиться, что имплантаты не оказывают нежелательных побочных эффектов на организм. Теперь команда из Университета Сиднея и Университета Нового Южного Уэльса заявляет, что ими были поданы документы для начала испытаний на людях. “Не было никаких отрицательных реакций в тканях вокруг устройства, и мы считаем, что оно может оставаться на месте в течение многих лет”, - также заявил Би-би-си инженер биомедицины Сиднейского университета Сэмюэль Эггенбергер.
Подобные эксперименты проводятся не впервые. Ещё в 2008 году в Германии была проведена операция по имплантации специального протеза, восстанавливающего зрения. Немецкие ученые-офтальмологи, разработавшие глазной протез, восстанавливающий зрение, провели первую операцию по имплантации искусственного органа 13 марта, и первые шесть пациентов, получившие имплантат, уже могли различать линии и видеть свет. Протез, возвращающий зрение, был похож на шпильку около двух сантиметров длиной. Его особенность заключалась в том, что он помещался внутри глаза. До этого устройства для стимуляции органов зрения были только внешними.
Тогда, результатом новаторского подхода к расположению прибора стало существенное уменьшение риска инфекционного заражения. Тем не менее, исследователи поясняли, что степень улучшения зрения в результате имплантации зависит от количества здоровых клеток сетчатки и гарантировали лишь частичное восстановление зрения. Протез функционировал за счет того, что на сетчатке располагались электроды, призванные стимулировать нервные клетки. Как рассказал Петер Вальтер (Peter Walter), директор университетской клиники Ахена, в ходе дальнейших разработок планировалось увеличить количество электродов от 25 до 400 и соединить имплантат с камерой.
Преимущество перед предыдущими моделями.
Предыдущие бионические глазные имплантаты функционировали аналогично имплантату Phoenix. Общая идея состоит в том, чтобы восстановить зрение у пациентов с дегенеративными заболеваниями глаз, минуя поврежденную сетчатку. Ученые знают, как глаз передает и обрабатывает свет и изображения на базовом уровне, хотя проект Сиднейского университета продвигает этот подход. У него есть ключевое преимущество перед предыдущими моделями.
Большая разница между описанным выше устройством и имплантатом Phoenix заключается в его источнике питания. Для немецкого имплантата требуется внешняя батарея, которую носят на шнурке или ожерелье.
Также, новый австралийский имплантат работает по беспроводной сети. Больше нет необходимости вживлять аккумулятор, не говоря уже о том, чтобы иметь большой внешний источник питания. Это важно отметить, поскольку это повышает уровень независимости пациента, а также устойчивость технологии.
Зависимость от внешнего источника питания может поставить под угрозу надежность имплантата. Между обычным отказом батареи, требованиями к зарядке и даже опасностями, связанными с погодой, внешний источник питания создает множество рисков для технологии. Например, только в США за последнее десятилетие количество перебоев в подаче электроэнергии, связанных с погодой, увеличилось на 113%. При работе с новыми технологиями, подобными этим бионическим имплантатам, важно учитывать, могут ли такие факторы также повлиять на бионический глаз, зависящий от внешнего источника питания.
Имплантат Сиднейского университета мог бы быть не только более удобным, но и более стабильным. Испытуемым пациентам нужно будет только надеть очки с прикрепленными к ним крошечными камерами, и они готовы к работе. Повышение комфорта и удобства пациентов может стать ключом к ускорению внедрения бионических глазных имплантатов в будущем.
Пределы возможностей и потенциал бионических глаз.
Может ли этот новый имплантат, разрабатываемый в Университете Сиднея, проложить путь к основным технологиям бионического глаза? Работа многообещающая, но истинный потенциал имплантата Феникса прояснится, как только начнутся испытания на людях. Вопрос, стоящий за любым новым имплантатом, заключается в том, какое зрение он может восстановить.
Одна из главных проблем создания функционального бионического глаза заключается в том, как закодирован сам человеческий глаз. Это невероятно сложное биологическое творение. Как упоминалось выше, глаз обычно использует сетчатку для обнаружения света и связи с мозгом. Прежде чем свет достигает сетчатки, он фокусируется через изогнутую роговицу, фильтруется через зрачок и радужную оболочку и снова фокусируется через хрусталик.
Воспроизвести то, как работает глаз, - непростая задача. Испытание одного имплантата в сентябре 2021 года позволило пациентам восстановить “зрение”, но это не было похоже на нормальное зрение. Люди могли различать вспышки света и очертания, что является большим шагом вперед по сравнению со слепотой, но и не наравне со здоровым зрением.
Задача команды Сиднейского университета и других ученых будет заключаться в том, чтобы выяснить, как создать искусственное зрение, которое действительно имитирует возможности человеческого глаза. Однако будущее этой технологии выглядит оптимистично. Например, группа исследователей из Гонконгского университета науки и техники разрабатывает бионический глаз, который повторяет изгиб биологического глаза и даже может видеть больше длин волн света.
Есть и несколько других компаний, работающих над аналогичными системами бионического зрения, в том числе SecondSight и MonashVisionGroup, также базирующиеся в Австралии. Другая французская компания PixiumVision тоже тестирует свою схожую систему на основе имплантатов сетчатки.
Лечение слепоты в будущем.
Исследователям еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем слепым удастся полностью восстановить зрение. Однако новые разрабатываемые проекты демонстрируют исключительные перспективы. Успех каждой модели бионического глаза помогает продвигать всю область вперед.
Не так давно смартфоны и виртуальная реальность были объектами научной фантастики. При тех темпах, с которыми технологии развивались в последние десятилетия, слепота, скорее всего, уйдет в прошлое в течение следующих 10-20 лет. Имплантат Phoenix является последним в серии невероятных достижений в области бионических глазных технологий, дающих надежду людям с ослабленным зрением во всем мире.
Согласно одному отчету об исследовании рынка за 2021 год, также опубликованному Би-би-си, к 2028 году стоимость отрасли может превысить 400 миллионов долларов.
