Biomateriály a 3D tlačené svaly prinášajú nádej miliónom ľudí

Nové technológie pre ľudské telo

Nehoda alebo choroba môžu znamenať, že sa človek musí naučiť žiť s chýbajúcou končatinou, poškodeným orgánom alebo tkanivom. Výskumníci na EPFL a inde pracujú na nových riešeniach, ktoré zlepšia život miliónom postihnutých ľudí. Translational Neural Engineering Laboratory na EPFL, vedené Silvestro Micerom, sa už viac ako desaťročie preslávilo prácou na protézach rúk. V roku 2023 výskumná skupina dosiahla významný pokrok vývojom novej metódy senzorickej spätnej väzby, ktorá využíva neinvazívne tepelné elektródy na umožnenie pocitu tepla v chýbajúcej ruke. "Teplotná spätná väzba je nevyhnutná pre prenášanie informácií, ktoré presahujú dotyk," povedal Micera. "Vedie k pocitom náklonnosti. Sme sociálne bytosti a teplo je dôležitou súčasťou toho." Vincent Mendez, bioinžinier z Campus Biotech v Ženeve, je jedným z výskumníkov na čele inovácií v tejto oblasti: "Práve teraz naša skupina pracuje na protéze, ktorá zahŕňa všetku technológiu a schopnosti, ktoré sme vyvinuli v posledných rokoch - senzácie dotyku a tepla, plus robotické komponenty," hovorí. "Na strane dotyku sme sa spojili s kolegami zo Scuola Superiore Sant’Anna v Pise, Taliansko. Vyvinuli nový, neinvazívny systém, ktorý namiesto spoliehania sa na nervové implantáty používa mini-baloniky, ktoré sa nafukujú v rozhraní pripojenia, dotýkajú sa pokožky na konkrétnych miestach a vytvárajú ilúziu, že sa dotýka fantómová ruka."

Umelé ruky ovládané mysľou

Za posledných šesť rokov sa Mendez zameral najmä na otázku ovládania, pracujúc s pacientmi na vývoji systémov na ovládanie robotických rúk mysľou. "Používame elektródy na predlaktí na meranie svalovej aktivity," vysvetľuje. "To nám umožňuje dešifrovať a interpretovať signály, ktoré prenášajú. Cieľom je preložiť zámer osoby do intuitívneho, prirodzeného pohybu." Mendez dúfa, že prototyp obsahujúci novú technológiu bude pripravený v roku 2026. Ďalší výskumník z TNE, Daniel Leal, je neuroinžinier zapojený do Third Arm Project, ktorý sa snaží vyvinúť "extra" robotickú ruku. Okrem obnovenia niektorých funkcií ľuďom, ktorí stratili schopnosť používať horné končatiny, by systém mohol byť užitočný aj pre zdravých ľudí, pomáhajúc im "multitaskovať" alebo vykonávať jemné lekárske alebo záchranné operácie. "Jednou z výziev je nájsť spôsob, ako ovládať extra ruku pomocou motorických zdrojov, ktoré sú normálne pridelené iným telesným funkciám, bez narušenia týchto funkcií," hovorí Leal. "Naša práca zahŕňa využitie prirodzených redundancií zabudovaných do ľudského tela." Výskumná skupina skúma, či by sa robotické ruky mohli ovládať pohybom bránice alebo uší. "Svaly uší sú vestigiálne, alebo pozostatky evolučných procesov. Väčšina ľudí ich už nedokáže používať," hovorí Leal. "Ale nervové spojenia stále existujú, takže môžeme trénovať mozog, aby ich priradil. Jednou z výhod týchto svalov je, že môžu byť stále zachované vo väčšine prípadov vysokoúrovňového poranenia miechy, čo z nich robí vhodné ciele pre neuroprotetické ovládanie."

Hydrogely: sľubný potenciál pre hojenie mäkkých tkanív

Našťastie, nie všetky nehody zahŕňajú stratu končatiny. Zranenia utrpené doma alebo pri športe často postihujú mäkké tkanivá ako koža, šľachy a svaly. Ale aj menšia operácia môže mať zmiešané výsledky, pretože toto tkanivo má tendenciu regenerovať a hojiť sa zle. Výskumníci sa už desaťročia snažia vyvinúť lepidlá schopné odolávať stresom ľudského tela v pohybe. V Laboratory of Biomechanical Orthopedics (LBO) na EPFL, Dominique Pioletti a jeho tím pracujú na novej triede hydrogelov - injekčných biomateriálov, ktoré sa môžu viazať na tkanivo a pomáhať im regenerovať.

Zdroj

Autor pôvodného článku: Grégory Wicky

Zdroj: EPFL News

Originál: https://actu.epfl.ch/news/high-tech-replacement-parts-offer-hope-to-millions

Preklad a úprava: Redakcia robotika24

Licencia: CC BY-SA 4.0