Космос для не космонавтов

В таком ключе борьба с раком займёт огромное количество времени. Именно здесь пришли на выручку современные технологии. Чтобы обойти эти ограничения, команда специалистов разработала биочернила глиобластомы, созданные из клеток глиобластомы, астроцитов и микроглии, полученных от пациента.

В результате этой работы была получена самая полная репликация опухоли и окружающих тканей, которую учёным даже удалось обеспечить функциональным кровоснабжением, – прорыв, который по-настоящему продвинет поиски методов лечения рака на принципиально новый уровень.

Только представьте, с развитием этого метода можно будет взять образец ткани пациента, напечатать из него 100 крошечных опухолей и протестировать множество различных лекарств в различных комбинациях, чтобы найти оптимальное лечение для конкретного человека с конкретной опухолью. Вот уж действительно персонализированная медицина.

Подведём итог. Процесс биопечати на сегодня, мягко говоря, неидеален и требует доработки вручную, непосредственно в процессе. В настоящее время выживают до 90 % клеток, созданных на биопринтере, а продолжительность их существования составляет около четырёх месяцев. Но даже десять лет назад разговоры о 3D-биопечати были уделом лишь писателей-фантастов, а сегодня можно считать успешными опыты по печати не только ушей и носа, но даже работоспособного сердца. Что же касается полностью искусственной печени, над которой сейчас работает большинство лабораторий, то, по мнению учёных, увидеть её можно будет примерно через пять-семь лет. При достижении этого результата станет очень сложно спрогнозировать, например, увеличение продолжительности жизни и возможностей по адаптации человека к различным условиям, что снова приводит нас к освоению новых миров.

Инженерия, робототехника и искусственный интеллект

Искусственный глаз, который эффективнее человеческого

Человеческий глаз, с его полусферической сетчаткой, имеет более оригинальную оптическую схему, чем, скажем, датчики плоского изображения в камерах. Купольная форма сетчатки естественным образом уменьшает распространение света, прошедшего через линзу, и тем самым обостряет фокус. Повторить полусферическую форму сетчатки при разработке искусственного глаза не удавалось до недавнего времени. Пока специалисты не создали инновационную, вогнуто-полусферическую сетчатку. Она состоит из массива наноразмерных световых датчиков (фотосенсоров). Эти датчики имитируют фоторецепторы в сетчатке глаза человека (Leilei Gu, 2020).

Основным компонентом искусственного биомиметического глаза служит высокоплотный массив фотосенсоров, выполняющий функции сетчатки. Биомиметические наноматериалы, или биомиметики, – это искусственные наноматериалы. Они имитируют свойства биоматериалов или созданы на основе принципов, реализованных в живой природе.

Конструкция этого глаза поразительна и во многом имитирует человеческий. Тонкие гибкие провода из галлий-индиевого сплава, запечатанные в мягкие полимерные трубки, передают сигналы от наноразмерных фотодатчиков на внешнюю систему обработки сигналов. Эти провода имитируют нервные волокна, соединяющие человеческий глаз с мозгом. Искусственная сетчатка удерживается на месте с помощью гнезда, изготовленного из силиконового полимера.

Поражает тот факт, что по времени отклика на воздействие света и возврата к неактивному состоянию фотосенсоры искусственного глаза превосходят человеческие фоторецепторы. Так, фотосенсорам искусственного глаза на фиксацию света, передачу сигнала и возврат к исходному состоянию требуется до 43,1 мс. А фоторецепторам человеческого глаза – от 40 до 150 мс.

Но, пожалуй, самый впечатляющий факт – это высокое разрешение изображения, полученное искусственной сетчаткой глаза. Оно объясняется высокой плотностью массива фотосенсоров, которая достигает 4,6×10⁸ см^-2, что намного больше, чем у фоторецепторов в сетчатке глаза человека (около 10⁷ см^-2).

Сигнал от каждого фотосенсора может быть получен индивидуально. Но пиксели в текущем устройстве формируются из групп по 3–4 фотосенсора. Такими темпами нам недалеко до настоящего киберпанка.

Общая производительность искусственного глаза представляет собой огромный скачок вперёд для подобных устройств. Но впереди ещё очень много работы. Необходимо разрабатывать гораздо более дешёвые высокопроизводительные методы изготовления. Потребуется значительно увеличивать матрицу фотосенсоров, которая сейчас составляет всего 10×10 пикселей примерно с 200-микрометровыми зазорами между ними.

Помимо этого, придётся улучшить разрешение и масштаб сетчатки, уменьшить диаметр галлий-индиевых проводов с 700 до нескольких микрометров. Ну и, конечно, потребуется много испытаний. Но, так или иначе, данная разработка является огромным скачком вперёд.

Робот-хирург будущего готовится к отправке в космос, но изменит жизнь и на Земле