Если раньше жизнь людей, потерявших ногу или руку, заметно ухудшалась, то современные протезы позволяют максимально сохранить ее качество. По данным аналитической компании Mordor Intelligence, рынок бионических протезов в прошлом году достиг $6,1 млрд и в следующие 5 лет будет расти на 9,6% в год — до $9,6 млрд в 2028-м. 12 ноября в журнале Nature вышла статья о следующем этапе развития таких протезов — мозговых имплантатах, нейронных интерфейсах и кожных трансплантатах, которые возвращают чувствительность парализованным или ампутированным конечностям. Фарма FM публикует конспект статьи.
🔹Ученые десятилетиями пытались восстановить подвижность людей с отсутствующими или парализованными конечностями. Изначально лет ставили цель дать людям возможность управлять протезами с помощью команд, поступающих от нервной системы. Этот подход позволил создать бионические конечности, которые, однако получались громоздкими, и пациенты получали лишь элементарный контроль над рукой или ногой — но не ощущали такое устройство как часть тела, потому что не чувствовали прикосновений и температуры.
🔹Новая эра бионики началась с того, что 2016 году команда ученых под руководством Роберта Гонта, биоинженера из Питтсбургского университета в Пенсильвании, восстановила тактильные ощущения у человека с параличом верхних конечностей с помощью компьютерного чипа: его имплантировали в область мозга, которая управляет рукой. А затем вместе с биоинженером Дженнифер Коллинджер они смогли интегрировать роботизированную руку с BCI (Brain–computer interface), или нейрокомпьютерным интерфейсом: эта технология позволяет фиксировать сигналы мозга и передавать их внешним системам, таким как умные протезы.
🔹Но исследователи еще не до конца разобрались в том, как интерпретировать или создавать естественные ощущения — например, чтобы человек мог отличить поцелуй от щипка, ворсинки кисти — от сосновых иголок. Теперь они сфокусировались на соматосенсорике — совокупности органов чувств, которые интерпретируют прикосновение, температуру, боль и положение тела — и планируют проводить больше исследований имплантированных устройств.
🔹Проблема в том, что информации, которую нужно закодировать, слишком много, ведь во время прикосновения сенсорные нейроны кожи кодируют и форму, и давление, и текстуру объекта. Чтобы передать эти ощущения, нужна сверхточная настройка электроимпульсов. Технически проще — если нога или рука не ампутирована, а лишь парализована, тогда можно использовать оставшиеся нервы. В этом добилась успеха компания Shokur: разработчикам удалось создать ощущение тепла и прохлады в «фантомных» руках, стимулируя нервы в оставшейся конечности с помощью теплового устройства.
🔹Однако не все ученые согласны с новым фокусом на точность ощущений — по их мнению, главное — восстановить те сенсорные сигналы, которые отвечают за подвижность и функции протеза.
🔹Революция в области протезирования связана с тем, что разработчикам удалось интегрировать сенсорные компоненты в протезы — объединить мышцы, сухожилия, кости и нервы с помощью синтетических технологий. И следующий этап — это создание реалистичной руки или ноги с имитацией кожи — подобно руке Люка Скайуокера в 6-м эпизоде «Звездных войн». Так называемая электронная кожа (e-skin) была впервые разработана в 1970-х годах, а в 2023 году компания Bao представила современный высокотехнологичный образец. В недавнем китайском исследовании электронная кожа показала впечатляющие результаты: множество датчиков в ней позволяют даже считывать целые слова шрифтом Брайля.
🔹Главный минус технологии в том, что ни один образец на людях с протезами еще не протестирован — это планируется сделать в ближайшие пару лет. Пока суперсовременные технологии в протезировании доступны людям только в рамках клинических испытаний, часто вместе с дорогостоящим лабораторным тестированием. А еще остается этический вопрос: что делать, когда устройства выходят из строя или их производитель банкротится, — есть риск, что человек останется с нерабочими имплантатами. Для самих разработчиков до сих пор неясно, как органы здравоохранения и медицинские службы будут принимать решения о том, стоит ли платить за такие устройства — а это главное, что поможет превратить разработку из удачного лабораторного эксперимента в прорывную технологию, которая поможет десяткам тысяч людей с ампутированными или парализованными ногами и руками.
Подпишитесь на наш канал, чтобы не пропускать интересные статьи и новости из мира фармы и биотеха.