Quantumrun

Ofbyldingskredyt: Quantumrun

Ein fan permaninte fysike blessueres en handikapten: Future of Health P4

David Tal, útjouwer, Futurist
@DavidTalwrites
LinkedIn

Di, 09/15/2020 - 05:38

Om permaninte, fysike blessueres te einigjen, moat ús maatskippij in kar meitsje: spielje wy God mei ús minsklike biology of wurde wy diel fan masine?

Oant no ta yn ús Future of Health-searje hawwe wy ús rjochte op 'e takomst fan farmaseutyske produkten en it genêzen fan sykten. En hoewol sykte de meast foarkommende reden is dat wy gebrûk meitsje fan ús sûnenssoarchsysteem, kinne de minder foarkommende redenen faaks de meast earnstich wêze.

Oft jo berne binne mei in fysike beheining of in blessuere lije dy't jo mobiliteit tydlik of permanint beheint, de sûnenssoarchopsjes dy't op it stuit beskikber binne om jo te behanneljen binne faak beheind. Wy hawwe gewoan de ark net hân om de skea folslein te reparearjen troch defekte genetika of slimme ferwûnings.

Mar yn 'e midden fan' e 2020's sil dizze status quo op 'e holle wurde omkeard. Mei tank oan foarútgong yn genome-bewurking beskreaun yn it foarige haadstik, lykas foarútgong yn miniaturisearre kompjûters en robotika, sil it tiidrek permaninte fysike swakkens in ein komme.

Man as masine

As it giet om fysike blessueres wêrby't in ferlies fan in lid is, hawwe minsken in ferrassende treast mei it brûken fan masines en ark om mobiliteit werom te krijen. It meast foar de hân lizzende foarbyld, prosthetics, binne yn gebrûk foar milennia, faak ferwiisd yn âlde Grykske en Romeinske literatuer. Yn 2000 ûntdutsen argeologen de 3,000 jier âlde, mummified oerbliuwsels fan in Egyptyske edelfrou dy't in prostetyske tean droech fan hout en lear.

Sjoen dizze lange skiednis fan it brûken fan ús fernimstigens om in bepaald nivo fan fysike mobiliteit en sûnens te herstellen, soe it net as in ferrassing moatte komme dat it brûken fan moderne technology om folsleine mobiliteit te herstellen wurdt wolkom hjitten sûnder it minste protest.

Smart prosthetics

Lykas hjirboppe neamde, wylst it fjild fan prosthetyk âld is, is it ek stadich om te evoluearjen. Dizze ôfrûne pear desennia hawwe ferbetteringen sjoen yn har komfort en libbendich uterlik, mar it is allinich yn 'e lêste en in heale desennia dat wiere foarútgong is makke op it fjild as it relatearret oan kosten, funksjonaliteit en brûkberens.

Bygelyks, wêr't it ienris oant $ 100,000 soe kostje foar in oanpaste prosthetyk, kinne minsken no brûke 3D-printers om oanpaste prosthetyk te bouwen (yn guon gefallen) foar minder dan $ 1,000.

Underwilens, foar dragers fan prostetyske skonken dy't it dreech fine om natuerlik te rinnen of treppen te klimmen, nije bedriuwen brûke it fjild fan biomimyry om prosthetyk te bouwen dy't sawol in natuerliker kuier- as rinnende ûnderfining leverje, wylst ek de learkurve snije dy't nedich is om dizze prosthetyk te brûken.

In oar probleem mei prostetyske skonken is dat brûkers se faaks pynlik fine om te dragen foar langere perioaden, sels as se oanpast binne. Dat komt om't gewichtdragende protheses de hûd en it fleis fan 'e amputearre om har stomp twinge om tusken har bonke en prosthetyk te ferpletterjen. Ien opsje om dit probleem om te wurkjen is om in soarte fan universele ferbining direkt yn 'e bonte fan' e amputee te ynstallearjen (lykas okulêre en dentale ymplantaten). Op dy manier kinne prosthetyske skonken direkt "yn 'e bonke geschroefd wurde". Dit ferwideret de hûd op fleispine en lit de amputee ek in oanbod fan massa produsearre prosthetyk keapje dy't net mear massa produsearre hoege te wurden.

Mar ien fan de meast spannende feroarings, benammen foar amputees mei prosthetic earms of hannen, is it brûken fan in fluch ûntwikkeljen technology neamd Brain-Computer Interface (BCI).

Brain powered bionyske beweging

Earst besprutsen yn ús De takomst fan kompjûters searje, BCI omfettet it brûken fan in ymplantaat as in apparaat foar harsensscanning om jo harsenswellen te kontrolearjen en se te assosjearjen mei kommando's om alles te kontrolearjen dat wurdt útfierd troch in kompjûter.

Yn feite hawwe jo it miskien net realisearre, mar it begjin fan BCI is al begon. Amputees binne no testen fan robotyske ledematen direkt regele troch de geast, yn stee fan troch sensoren ferbûn oan de drager syn stomp. Likegoed binne minsken mei slimme beheining (lykas quadriplegics) no BCI brûke om har motorisearre rolstuollen te stjoeren en robotyske earms manipulearje. Tsjin 'e midden fan' e 2020's sil BCI de standert wurde yn it helpen fan amputees en persoanen mei in beheining mear selsstannich libben te lieden. En oan it begjin fan 'e 2030's sil BCI avansearre genôch wurde om minsken mei spinale blessueres wer te kinnen rinne troch har rinnende gedachtekommando's troch te bringen nei har legere romp spinale implant.

Fansels is it meitsjen fan tûke prosthetyk net alles wêrfoar takomstige ymplantaten sille wurde brûkt.

Slimme ymplantaten

Implantaten wurde no hifke om hiele organen te ferfangen, mei as doel op lange termyn de wachttiden te eliminearjen dy't pasjinten te krijen hawwe by it wachtsjen op in donortransplant. Under de meast sprutsen oer oargelferfangingsapparaten is it bionyske hert. Ferskate ûntwerpen hawwe ynfierd de merk, mar ûnder de meast kânsrike is in apparaat dat bloed om it lichem pompt sûnder in pols ... jout in hiele nije betsjutting oan de rinnende deaden.

D'r is ek in folslein nije klasse fan ymplantaten ûntworpen om minsklike prestaasjes te ferbetterjen, ynstee fan ien gewoan werom te bringen nei in sûne steat. Dizze soarten ymplantaten sille wy yn ús dekke Future of Human Evolution searje.

Mar as it relatearret oan sûnens, it lêste type ymplantaat dat wy hjir sille neame binne de folgjende generaasje, sûnensregulearjende ymplantaten. Tink oan dizze as pacemakers dy't jo lichem aktyf kontrolearje, jo biometry diele mei in sûnensapp op jo tillefoan, en as it it begjin fan 'e sykte fielt, medisinen as elektryske streamingen frijlitte om jo lichem opnij te balansearjen.

Hoewol dit kin klinke as Sci-Fi, wurket DARPA (de avansearre ûndersyksarm fan it Amerikaanske leger) al oan in projekt neamd ElectRx, koart foar Electrical Prescriptions. Op grûn fan it biologyske proses bekend as neuromodulaasje, sil dit lytse ymplantaat it perifeare senuwstelsel fan it lichem kontrolearje (de nerven dy't it lichem ferbine mei it harsens en it spinalkord), en as it in ûnbalâns ûntdekt dat kin liede ta sykte, sil it elektryske frijlitte. ympulsen dy't dit senuwstelsel opnij balansearje en it lichem stimulearje om himsels te genêzen.

Nanotechnology swimt troch jo bloed

Nanotechnology is in enoarm ûnderwerp dat tapassingen hat yn in grut ferskaat oan fjilden en yndustry. Yn har kearn is it in brede term foar elke foarm fan wittenskip, technyk en technology dy't materialen mjittet, manipulearret of opnimt op in skaal fan 1 en 100 nanometer. De ôfbylding hjirûnder sil jo in gefoel jaan fan 'e skaal fan nanotech wurket binnen.

Yn 'e kontekst fan sûnens wurdt nanotech ûndersocht as in ark dat de sûnenssoarch revolúsjonearje kin troch medisinen en de measte sjirurgy folslein te ferfangen troch de lette 2030's.

Op in oare manier, stel jo foar dat jo de bêste medyske apparatuer en kennis kinne nimme dy't nedich binne om in sykte te behanneljen of sjirurgy te fieren en it te kodearjen yn in doasis saline - in dosis dy't kin wurde opslein yn in spuit, oeral ferstjoerd en ynjeksje yn elkenien yn need fan medyske soarch. As suksesfol, kin it alles wat wy besprutsen yn 'e lêste twa haadstikken fan dizze searje ferâldere meitsje.

Ido Bachelet, in liedende ûndersiker yn sjirurgyske nanorobotika, foarsjoen in dei dat in lytse sjirurgy gewoan omfettet in dokter dy't in spuit fol mei miljarden foarprogrammearre nanobots ynjeksje yn in rjochte regio fan jo lichem.

Dy nanobots soene dan ferspriede troch jo lichem op syk nei skansearre weefsel. Ienris fûn, soene se dan enzymen brûke om de skansearre weefselsellen fuort te snijen fan it sûne weefsel. De sûne sellen fan it lichem soene dan stimulearre wurde om sawol de beskeadige sellen te ferwiderjen as it weefsel om 'e holte te regenerearjen dy't ûntstien is troch it fuortheljen fan it beskeadige weefsel. De nanobots koene sels omlizzende senuwsellen rjochtsje en ûnderdrukke om pinesignalen te dofjen en ûntstekking te ferminderjen.

Mei dit proses kinne dizze nanobots ek tapast wurde om ferskate foarmen fan kanker oan te fallen, lykas ferskate firussen en frjemde baktearjes dy't jo lichem kinne ynfektearje. En hoewol dizze nanobots noch op syn minst 15 jier fuort binne fan wiidferspraat medyske oanname, is it wurk oan dizze technology al heul oan 'e gong. De ynfografyk hjirûnder sketst hoe't nanotech ien dei ús lichems opnij konstruearje (fia ActivistPost.com):

Regenerative medisinen

Mei de oerkoepeljende term, regenerative medisinen, dizze tûke fan ûndersyk brûkt techniken binnen de fjilden fan tissue engineering en molekulêre biology om de funksje fan sike of skansearre weefsels en organen te herstellen. Yn prinsipe wol regenerative medisinen de sellen fan jo lichem brûke om harsels te reparearjen, ynstee fan de sellen fan jo lichem te ferfangen of te fergrutsjen mei prosthetyk en masines.

Op in manier is dizze oanpak foar genêzing folle natuerliker dan de hjirboppe beskreaune Robocop-opsjes. Mar sjoen alle protesten en etyske soargen dy't wy de ôfrûne twa desennia sjoen hawwe opwekke oer GMO-iten, stamselûndersyk, en meast resint minsklik klonen en genoombewurking, is it earlik om te sizzen dat regenerative medisinen yn wat swiere opposysje komme sil.

Hoewol it maklik is om dizze soargen direkt ôf te lûken, is de realiteit dat it publyk in folle mear yntime en yntuïtyf begryp fan technology hat dan biology. Unthâld, prosthetics west hawwe om foar milennia; it genoom lêze en bewurkje kinne is pas mooglik sûnt 2001. Dêrom wolle in protte minsken leaver cyborgs wurde as dat se har "God-given" genetika oanmeitsje.

Dêrom hoopje wy, as publike tsjinst, dat it koarte oersjoch fan techniken foar regenerative medisinen hjirûnder sil helpe om it stigma om God te spyljen te ferwiderjen. Yn folchoarder fan it minst kontroversjeel foar de measte:

Shapeshifting stamsellen

Jo hawwe de lêste jierren wierskynlik in protte heard oer stamsellen, faaks net yn it bêste ljocht. Mar troch 2025 sille stamsellen wurde brûkt om in ferskaat oan fysike omstannichheden en blessueres te genêzen.

Foardat wy útlizze hoe't se sille wurde brûkt, is it wichtich om te betinken dat stamsellen yn elk diel fan ús lichem wenje, wachtsjend om yn aksje te wurden om beskeadige weefsel te reparearjen. Yn feite binne alle 10 trillion sellen dy't ús lichem foarmje, ûntstien út dy earste stamsellen fan binnen jo memme liif. As jo lichem foarme, spesjalisearre dy stamsellen yn harsensellen, hertsellen, hûdsellen, ensfh.

Dizze dagen kinne wittenskippers no hast elke groep sellen yn jo lichem omsette werom yn dy oarspronklike stamsellen. En dat is in grutte deal. Sûnt stamsellen kinne transformearje yn elke sel yn jo lichem, kinne se brûkt wurde om hast elke wûn te genêzen.

In ferienfâldige foarbyld fan stamsellen op it wurk giet it om dat dokters hûdmonsters nimme fan brânoffers, se feroarje yn stamsellen, in nije laach hûd groeie yn in petrischaal, en dan dy nij groeide hûd brûke om de ferbaarnde hûd fan 'e pasjint te graften/ferfangen. Op in mear avansearre nivo wurde stamsellen op it stuit hifke as behanneling foar genêze hert sykte en sels genêze it spinalkord fan paraplegics, sadat se wer rinne kinne.

Mar ien fan 'e mear ambisjeuze gebrûk fan dizze stamsellen makket gebrûk fan nij populêr 3D-printtech.

3D bioprinting

3D bioprinting is de medyske tapassing fan 3D printsjen wêrby't libbene weefsels laach foar laach wurde printe. En ynstee fan plestik en metalen te brûken lykas normale 3D-printers, brûke 3D-bioprinters (jo riede it) stamsellen as boumateriaal.

It algemiene proses fan it sammeljen en groeien fan de stamsellen is itselde as it proses sketst foar it foarbyld fan it brânoffer. Sadree't genôch stamsellen lykwols groeid binne, kinne se dan yn 'e 3D-printer wurde fiede om de measte elke organyske 3D-foarm te foarmjen, lykas ferfangende hûd, earen, bonken, en yn it bysûnder kinne se ek print organen.

Dizze 3D-printe organen binne in avansearre foarm fan weefseltechnyk dy't it organyske alternatyf foar de earder neamde keunstmjittige oargelymplantaten fertsjintwurdiget. En lykas dy keunstmjittige organen sille dizze printe organen ien dei it tekoart oan orgaandonaasjes ferminderje.

Dat sei, dizze printe organen presintearje ek in ekstra foardiel foar de farmaseutyske yndustry, om't dizze printe organen kinne wurde brûkt foar krekter en goedkeaper medisyn- en faksinproeven. En om't dizze organen wurde printe mei de eigen stamsellen fan 'e pasjint, falt it risiko dat it ymmúnsysteem fan' e pasjint dizze organen ôfwiist drastysk yn ferliking mei donearre organen fan minsken, bisten en bepaalde meganyske ymplantaten.

Fierder yn 'e takomst, troch de 2040's, sille avansearre 3D-bioprinters hiele ledematen printsje dy't opnij kinne wurde befestige oan' e stompe fan amputearren, wêrtroch prosthetics ferâldere wurde.

Gentherapy

Mei gen-terapy begjint de wittenskip te manipulearjen mei de natuer. Dit is in foarm fan behanneling ûntworpen om genetyske steuringen te korrigearjen.

Simpelwei útlein, gen-terapy omfettet it hawwen fan jo genoom (DNA) sekwinsje; dan analysearre om defekte genen te finen dy't in sykte feroarsaakje; dan feroare / bewurke om dy defekten te ferfangen troch sûne genen (tsjintwurdich mei it CRISPR-ark útlein yn it foarige haadstik); en dan einlings dy no sûne genen wer yn jo lichem yntrodusearje om dizze sykte te genêzen.

Ienris perfeksjonearre koe gen-terapy brûkt wurde om in ferskaat oan sykten te genêzen, lykas kanker, AIDS, cystyske fibrose, hemofilia, diabetes, hertsykte, sels selektearje fysike beheining lykas dôven.

Genetyske manipulaasje

De sûnenssoarchapplikaasjes fan genetyske technyk komme in wier griis gebiet yn. Technysk sjoen binne stamselûntwikkeling en gen-terapy sels foarmen fan genetyske yngenieur, hoewol myld. De tapassingen fan genetyske technyk dy't de measte minsken oanbelangje, belûke lykwols minsklik klonen en de yngenieur fan ûntwerperbaby's en superminsken.

Dizze ûnderwerpen litte wy oer nei ús Future of Human Evolution-searje. Mar foar de doelen fan dit haadstik is d'r ien applikaasje foar genetyske technyk dy't net sa kontroversjeel is ... goed, útsein as jo in vegan binne.

Op it stuit wurkje bedriuwen lykas United Therapeutics oan genetysk yngenieur pigs mei organen dy't minsklike genen befetsje. De reden efter it tafoegjen fan dizze minsklike genen is om te foarkommen dat dizze pig-organen wurde ôfwiisd troch it ymmúnsysteem fan 'e minske wêryn't se wurde ymplanteare.

Ienris suksesfol, kin fee op skaal groeid wurde om in hast ûnbeheinde hoemannichte ferfangende organen te leverjen foar dier-oan-minsklike "xeno-transplantaasje." Dit fertsjintwurdiget in alternatyf foar de boppesteande keunstmjittige en 3D printe organen, mei it foardiel fan goedkeaper as keunstmjittige organen en fierder technysk as 3D printe organen. Dat sei, it oantal minsken mei etyske en religieuze redenen om dizze foarm fan oargelproduksje te fersetten, sil wierskynlik soargje dat dizze technology noait echt mainstream giet.

Gjin fysike blessueres en handikapten mear

Sjoen de wasklist fan technologyske tsjin biologyske behannelingmetoaden dy't wy krekt hawwe besprutsen, is it wierskynlik dat it tiidrek fan permanint lichaamlike blessueres en handikapten sil net letter as healwei 2040 in ein komme.

En hoewol de konkurrinsje tusken dizze diametryske behannelingmetoaden noait echt sil ferdwine, sil har kollektive ynfloed in wirklike prestaasje yn minsklike sûnenssoarch fertsjintwurdigje.

Fansels is dit net it hiele ferhaal. Op dit punt hat ús Future of Health-searje de foarseine plannen ûndersocht om sykte en fysike blessueres te eliminearjen, mar hoe sit it mei ús mentale sûnens? Yn it folgjende haadstik sille wy beprate oft wy ús geast sa maklik kinne genêze as ús lichems.