Organe Artificiale
Organe senzoriale
De-a lungul timpului, cercetătorii au căutat să dezvolte soluții pentru a trata problemele senzoriale și leziunile sistemului nervos. De exemplu, transplantul de nervi sau grefele de nervi au fost considerate metode de bază pentru refacerea funcțiilor nervoase. Totuși, grefele de nervi oferă doar un suport pentru regenerarea nervilor, un proces natural destul de lent. Din această cauză, recuperarea completă a funcțiilor unui organ poate fi dificilă și nu întotdeauna eficientă.
Organele senzoriale artificiale transmit informații către creier fără să mai fie nevoie de regenerarea nervilor. Aceste dispozitive sunt de mai multe tipuri: vizuale, auditive, olfactive și gustative, precum și dispozitive tactile. De obicei, ele funcționează prin stimularea electrică a nervilor implicați, cum ar fi nervul optic sau auditiv. În ultimii ani, au fost făcute progrese clinice, cum ar fi retina artificială, implanturile cohleare și senzori pentru gust și miros. Mai mult decât atât, cercetătorii dezvoltă noi tipuri de nervi artificiali, bazate pe știința interfeței creier-calculator (BCI). Un exemplu este un dispozitiv care înlocuiește funcția măduvei spinării deteriorate și controlează mușchii paralizați prin semnale care imită activitatea cerebrală și musculară a pacienților.
Rinichi și ficat
Există multe tipuri de sisteme artificiale de filtrare create pentru a trata afecțiuni ale rinichilor și ficatului. Cu toate acestea, sistemele externe, precum aparatele de dializă și alte suporturi bioartificiale, limitează mobilitatea pacientului, impun reguli stricte în ceea ce privește dieta și medicația și au costuri ridicate.
În mod obișnuit, dispozitivele de asistență renală sunt sisteme artificiale extracorporale, care combină un filtru de hemofiltrare cu un bioreactor. Aceste dispozitive imită filtrarea glomerulară și ajută la funcțiile esențiale metabolice, endocrine și imunologice ale rinichilor. Oamenii de știință lucrează la miniaturizarea și implantarea acestor dispozitive de asistență renală, iar în paralel, dezvoltă structuri renale pentru rinichi bioartificiali, folosind rinichi de porc, rinichi umani refuzați sau materiale precum colagen, acid hialuronic, alginat și gelatină.
În mod similar, ficatul artificial poate reprezenta o soluție pentru lipsa de donatori de organe necesari tratamentului insuficienței hepatice în stadiu avansat, oferind o alternativă la suporturile artificiale extracorporale. De exemplu, cercetătorii au creat „muguri de ficat” artificiali din celule stem pluripotente induse din corpul uman (iPSCs) și i-au transplantat cu succes pentru a salva un animal cu insuficiență hepatică.
Inimă
Oamenii de știință și medicii folosesc imprimarea 3D atât pentru a planifica intervențiile chirurgicale pe inimă, cât și pentru a crea implanturi personalizate. De asemenea, cercetătorii au dezvoltat dispozitive care ajută la maturizarea țesutului cardiac, crescând șansele de integrare a implanturilor, cum ar fi matrici extracelulare adaptate inimii, realizate din cerneală biologică derivată din țesut animal sau țesut cardiac decelularizat.
În plus, anumite tipuri de valve cardiace artificiale pot înlocui valvele inimii deteriorate, afectate de îmbătrânire sau de diverse anomalii cardiovasculare. Înlocuirea valvei inimii cu valve bioprotetice sau mecanice reprezintă un progres esențial în tratamentul bolilor de tip cardiovascular. Cercetătorii creează valve mecanice din materiale sintetice, cum ar fi titanul și diferite fibre, sau construiesc valve bioprotetice din țesut cardiac de porc sau vacă. Deși valvele mecanice sunt, în general, mai rezistente decât cele bioprotetice, ele prezintă un risc mai ridicat de formare a cheagurilor de sânge pe suprafața metalică. În prezent, cercetările continuă în domeniul ingineriei țesuturilor și biologiei sintetice pentru a îmbunătăți aceste dispozitive, prin dezvoltarea de materiale anticoagulante și organisme modificate
genetic care pot produce valve care să nu cauzeze inflamații după implantare.
