Здоровье

Нет сомнений в том, что наше общество в настоящее время развивается гораздо быстрее , чем в прошлом. Это относится также к медицинским технологиям, которые сегодня достигли невероятно высокого уровня, но что же нас ждет впереди ?

Многие технологии уже успешно применяются, но некоторые из них еще ждут своего часа, несмотря на то, что уже есть доказательства их эффективности . В будущем мы сможем заживлять раны за считанные минуты, выращивать полноценные органы, кости и клетки, создавать оборудование, работающее на энергии человека, восстанавливать поврежденный мозг и многое другое.

Здесь собраны самые любопытные технологии, которые уже изобретены, но пока широко не используются.

1) Остановить кровотечение поможет гель

Обычно какие-то открытия в области медицины случаются в ходе долгих лет сложных дорогостоящих исследований . Однако порой ученые имеют дело со случайными открытиями, или группа молодых перспективных исследователей вдруг наталкивается на нечто интересное.

Например, благодаря молодым исследователям Джо Ландолина и Исааку Миллеру на свет появился Veti-Gel – кремообразное вещество, которое моментально запечатывает рану и стимулирует процесс заживления .

Этот гель, останавливающий кровотечение, создает синтетическую структуру, которая имитирует внеклеточный матрикс – ткань межклеточного пространства, которая скрепляет клетки. Предлагаем посмотреть видео , которое демонстрирует гель в действии.

Так мы будем останавливать кровь: технология будущего (видео):

В этом примере видно, как из разрезанного куска свиного мяса сочится кровь и как она моментально останавливается при использовании геля.

В других тестах Ландорино использовал гель для того, чтобы остановить кровотечение сонной артерии у крысы. Если этот продукт станет широко применяться в медицине, он позволит спасти миллионы жизней , особенно в зонах боевых действий.

2) Магнитная левитация помогает выращивать органы

Выращивание искусственной легочной ткани с помощью магнитной левитации – звучит, как фраза из фантастической книги, однако теперь это реальность. В 2010 году Глауко Соуза и его команда стали искать способ создания реалистичной человеческой ткани с помощью наномагнитов , которые позволяют ткани, выращенной в лаборатории, подниматься над питательным раствором.

В результате была получена самая реалистичная ткань органа из всех искусственных тканей. Обычно ткани, созданные в лаборатории, растут в чашках Петри, а если ткань приполнять, она начинает расти в трехмерной форме , что позволяет строить более сложные слои клеток.

Рост клеток "в 3D формате" является самой лучшей симуляцией роста в естественных условиях в теле человека. Это огромный шаг вперед в создании искусственных органов, которые затем можно имплантировать в тело пациента.

3) Искусственные клетки, имитирующие натуральные

Медицинские технологии сегодня идут в направлении поиска возможностей выращивать человеческие ткани за пределами организма, другими словами, ученые стремятся найти способ создавать реалистичные "запчасти", чтобы помочь всем нуждающимся.

Сеть волокон синтетического геля

Если какой-то орган отказывается работать, мы заменяем его на новый, таким образом, обновляя всю систему. Сегодня эта идея обращается к клеточному уровню: ученые разработали крем, который имитирует действие некоторых клеток .

Этот материал создается сгустками шириной всего 7,5 миллиардных частей метра. Клетки имеют свой собственный тип скелета , известный под названием цитоскелет , который образован из белков.

Цитоскелет клеток

Синтетический крем заменит этот цитоскелет в клетке, а если крем применить на рану, он способен заменить все клетки, которые были потеряны при травме . Жидкости будут проходить сквозь клетки, что позволит ране заживать, а искусственный скелет будет защищать от проникновения в организм бактерий.

4) Клетки мозга из мочи – новая технология в медицине

Как это ни странно, но ученые нашли способ получения человеческих клеток мозга из мочи . В Институте биомедицины и здоровья в городе Гуанчжоу , Китай, группа биологов использовала ненужные клетки мочи для создания из них с помощью лейковирусов клеток-предшественников , которые наш организм использует в качестве строительных блоков для клеток мозга.

Самым ценным в этом методе является то, что новые созданные нейроны не способны вызывать появление опухолей , по крайней мере, как показали эксперименты с мышами.

В прошлом для этой цели использовались стволовые клетки эмбрионов , однако одним из побочных эффектов таких клеток было то, что в них с большой вероятностью появлялись опухоли после трансплантации. Через несколько недель клетки, полученные из мочи, уже начинали формироваться в нейроны совершенно без каких-то нежелательных мутаций.

Очевидное преимущество такого метода в том, что сырье для новых клеток является очень доступным . Также ученые имеют возможность создавать клетки для пациента из его же собственной мочи, что повышает шансы того, что клетки приживутся.

5) Медицинская одежда будущего – электрическое нижнее белье

Невероятно, но факт: электрическое нижнее белье поможет спасти сотни жизней . Когда пациент лежит в больнице дни, недели, месяцы без возможности вставать с постели, у него могут появиться пролежни - открытые раны, которые образуются из-за отсутствия циркуляции и сжимания тканей.

Оказывается, пролежни могут приводить к летальному исходу. Примерно 60 тысяч людей умирает из-за пролежней и сопутствующих инфекций ежегодно только в США.

Канадский исследователь Шон Дукелов разработал электрическое нижнее белье, которое получило название Smart-E-Pants . С помощью такой одежды тело пациента получает маленький электрический разряд каждые 10 минут.

Эффект от таких ударов током такой же, как если бы пациент двигался естественным образом. Ток активирует мышцы, повышает циркуляцию крови в этой области, эффективно предотвращает появление пролежней , позволяя спасти пациенту жизнь.

6) Эффективная вакцина из цветочной пыльцы

Цветочная пыльца – один из самых распространенных аллергенов в мире, что связано со строением пыльцы. Внешняя оболочка пыльцы невероятно прочная, что позволяет ей оставаться целой , даже проходя через пищеварительную систему человека.

Именно таким свойством должна обладать любая вакцина: многие вакцины теряют эффективность, так как они не могут выдержать кислоты желудка , если применять их орально. Вакцины разрушаются и становятся бесполезными.

Исследователи из Технического Университета Техаса ищут способы использования пыльцы для создания вакцин, спасающих жизни, для солдат, направленных за рубеж. Главный исследователь Харвиндер Гилл имеет цель проникнуть в пыльцевое зерно и удалить аллергены, а вместо них поместить в пустую оболочку вакцину . Ученые уверены, что эта возможность изменит способы использования вакцин и медикаментов.

7) Искусственные кости с помощью 3D принтера

Все мы прекрасно помним, что если сломать руку или ногу, мы должны в течение долгих недель носить гипс , чтобы кости срослись. Похоже, что подобные технологии уже в прошлом. С помощью 3D принтера ученые из Вашингтонского Университета разработали гибридный материал, который имеет те же свойства (прочность и гибкость) , что и настоящие кости.

Такая "модель" помещается на место травмы, а настоящая кость начинает обрастать вокруг нее. После того, как процесс завершен, модель размельчается.

3D принтер, который используется – ProMetal , он доступен практически любому. Проблемой является сам материал для костной структуры . Ученые используют формулу, которая включает цинк, силикон и фосфат кальция . Процесс удачно был тестирован на кроликах. Когда костный материал комбинировали со стволовыми клетками , естественный рост кости был намного быстрее, чем обычно.

Вероятно, в будущем с помощью 3D принтеров можно будет выращивать не только кости, но и другие органы. Единственное, что нужно изобрести подходящие материалы .

8) Восстановление поврежденного мозга

Мозг – очень нежный орган и даже небольшая травма может вызвать серьезные длительные последствия , если повреждены определенные важные области. Для людей, переживших подобные травмы, длительная реабилитация – единственная надежда вернутся к полноценной жизни. В качестве альтернативы изобретено специальное устройство , которое стимулирует язык.

Ваш язык связан с нервной системой с помощью тысяч пучков нервов , некоторые из которых ведут прямо в мозг. Основываясь на этом факте, был изобретен переносной стимулятор нервов под названием PoNS , который стимулирует особые нервные области на языке, чтобы заставить мозг восстанавливать клетки, которые были повреждены.

Удивительно, но это работает. Пациенты, которые получали такое лечение, испытывали улучшение уже через неделю . Помимо тупых травм, PoNS может также использоваться для восстановления мозга от чего угодно, включая алкоголизм, болезнь Паркинсона, инсульт и рассеянный склероз .

9) Человек, как генератор энергии: кардиостимуляторы будущего

Кардиостимуляторы сегодня используются примерно 700 тысячами людей для регулирования сердечного ритма. Но через какое-то время, обычно около 7 лет, его заряд истощается и он разряжается, требуя сложнейшей дорогой операции по замене .

Ученые из Университета Мичигана , похоже, решили проблему, разработав способ использовать энергию, которую дает движение сердца. Эту энергию можно использовать для питания кардиостимулятора.

После весьма успешных испытаний кардиостимулятор нового поколения готов к реальному использованию на живом человеческом сердце. Это устройство создано из материалов, которые создают электричество, меняя форму.

Если попытка окажется удачной, эту технологию можно будет применять не только для кардиостимуляторов. Можно будет создавать оборудование и устройства, работающие на человеческой энергии . Например, уже изобретен прибор, который вырабатывает электричество, используя вибрации внутреннего уха, и применяется для питания небольшого радиоприемника.

В середине июня 2019 года консалтинговая компания Accenture выпустила исследование Digital Health Tech Vision, посвящённое использованию технологий в здравоохранении. По мнению экспертов, больницы и другие медицинские учреждения должны готовить себя к использованию блокчейна , искусственного интеллекта , дополненной реальности и квантовых вычислений .

К середине 2019 года эти технологии, которые в Accenture объединяют аббревиатурой DARQ (с англ. distributed ledger technology, AI, augmented reality и quantum computing), находятся на ранней стадии развития в медицинском секторе, однако в дальнейшем они смогут трансформировать здравоохранение .

2018: Как изменится здравоохранение к 2030 году: 5 технотрендов

В отчете компании Aruba (входит в HPE), вышедшем в апреле 2018 года, утверждается, что в течение 10 лет, по мере того как организации здравоохранения будут менять подход к оказанию услуг пациентам, внедряя технологии Интернета вещей , процедура медицинского осмотра изменится таким образом, что пациенты будут больше взаимодействовать с датчиками, камерами и роботизированным оборудованием, а не с врачами и медсестрами.

Отчет «Создание больницы 2030 года» (`Building the Hospital of 2030`) содержит результаты опроса высшего руководства организаций здравоохранения и футурологов. Он демонстрирует высокую вероятность и необходимость создания интеллектуальных рабочих пространств в области здравоохранения, которые будут включать в себя мобильные устройства, облачные технологии и технологии Интернета вещей. Кроме того, в отчете описывается, как эти изменения отразятся на обслуживании пациентов и повышении уровня клинической медицины.

В исследовании высказываются пять основных предположений по поводу того, как изменится здравоохранение к 2030 году.

1. Самодиагностика. Специальные мобильные приложения, носимые устройства и инструменты позволят видеть результат диагностики, следить за состоянием своего здоровья и даже самостоятельно делать снимки. Таким образом, пациенты получат возможность проводить диагностику широкого спектра заболеваний в домашних условиях без посещения больниц или поликлиник.

2. Автоматизированная больница. В приемных отделениях будут использоваться технологии обработки изображений и датчики, определяющие частоту сердечных сокращений, температуру тела и частоту дыхания, когда пациент входит в учреждение, а также устройства, которые смогут измерить кровяное давление и сделать ЭКГ в течение 10 секунд. Благодаря этому можно будет автоматически определять очередность оказания медицинской помощи и даже в тот же момент ставить диагноз.

3. Увеличение свободного времени медицинских работников вдвое. Врачи и медсестры, которым сейчас приходится тратить до 70% времени на административные процессы, смогут быстро анализировать снимки и истории болезни на мобильных устройствах. Благодаря этому у них появится значительно больше времени, которое они смогут уделять уходу за пациентами.

4. Хранилища цифровых данных. Цифровые карты пациентов будут интегрированы в устройства, что позволит автоматически обновлять информацию о состоянии здоровья и плане лечения. Таким образом медицинский персонал, сможет оперативно получать более полные данные в реальном времени для принятия оптимальных решений.

5. Принятие искусственного интеллекта. Искусственный интеллект (ИИ) будет играть все более важную роль в диагностике и лечении, а поддержка новых технологий со стороны общества вырастет. Люди будут охотнее соглашаться на автоматизированное обследование, при условии, что услуги будут разрабатываться и внедряться с учетом интересов пациентов, им разъяснят преимущества, а согласие на процедуру будет предварительно запрошено.

Профессор Университетского колледжа Лондона д-р Хью Монтгомери (Hugh Montgomery) рассказывает о возможностях повышения уровня медицинского обслуживания с помощью искусственного интеллекта:

Маниш Джунеджа (Maneesh Juneja), футуролог, занимающийся прогнозами в области цифровой медицины, делится мнением о перспективах самостоятельного медицинского ухода:

«Предположим, через 10 лет у вас будет выявлен диабет или повышенное артериальное давление. После этого вы сможете контролировать прием лекарств, и вам не нужно будет так часто посещать медицинские учреждения для корректировки плана лечения. Система будет удаленно анализировать ваше состояние в реальном времени, определять отклонения от режима питания или курса лечения и отправлять вам цифровые уведомления на умные часы или очки дополненной реальности ».

Согласно отчету Aruba, такие возможности совсем не относятся к научной фантастике. Подобное развитие технологий сможет сыграть решающую роль в улучшении ухода за населением преклонного возраста (по данным ООН, к 2030 году количество людей в мире в возрасте от 60 лет вырастет на 56%) и существенно повысить потребность в более качественных медицинских услугах.

Создатели отчета отмечают, что организации здравоохранения уже делают первые шаги по внедрению цифровых технологий, осознавая потребность в модернизации. Согласно исследованию Aruba, около двух третей медучреждений (64%) начали подключать приборы для контроля за состоянием пациентов к своей сети, а 41% организаций - устройства диагностической визуализации и рентгеновские аппараты. Эти активности являются этапами реализации стратегии Интернета вещей, которая предполагает объединение в сеть миллионов медицинских, носимых и мобильных устройств, эффективно обменивающихся актуальной информацией и обеспечивающих более качественное медицинское обслуживание.

Однако этот подход по состоянию на 2018 год сопряжен с определенными рисками. 89% организаций здравоохранения, которые реализуют стратегию Интернета вещей, столкнулись с утечками данных. В связи с распространением огромного количества новых устройств в ближайшие 10 лет основной проблемой для организаций станет сохранение пристального внимания ко всем устройствам, подключенным к сети и обменивающимся медицинскими данными, для контроля за выполнением строгих правил безопасности.

Происходит масса удивительных вещей, краткий обзор самых важных идей и разработок дал бы возможность заглянуть в завтрашний день.

Предлагаем вам топ-10 медицинских технологий будущего.

1. Дополненная реальность

Запатентованные Google цифровые контактные линзы способны измерять уровень глюкозы в крови через слезную жидкость. Пока эта технология готовит революцию в мониторинге и лечении сахарного диабета, инженеры Microsoft создали нечто удивительное - очки, меняющие восприятие мира.

Технология Hololens, которая испытывается разработчиками с 2016 года, может изменить медицинское образование и клиническую практику в целом.

Еще в 2013 Институт Фраунгофера в Германии начал экспериментировать с приложением дополнительной реальности для iPad при удалении раковых опухолей. Во время операции хирурги могут видеть сквозь тело пациента, с ювелирной точностью направляя инструмент к опухолям.

2. Искусственный интеллект в медицине

Мы входим в эпоху, когда компьютеры будут не только выполнять анализы, но и принимать клинические решения вместе с врачами (или вместо них). Искусственный интеллект на примере IBM Watson уже помогает избежать человеческой ошибки, запоминая и анализируя тысячи клинических исследований и протоколов.

Упомянутый суперкомпьютер может за 15 секунд прочитать и запомнить около 40 миллионов медицинских документов, выбрав наиболее подходящее решение для врача. Загрузите в него 40 лет клинической практики, и мы станем лишними…

Врач - живой человек, а человеческий фактор порой становится причиной фатальных ошибок. Так, в больницах Великобритании 1 из 10 пациентов стационара так или иначе испытывает на себе последствия человеческой ошибки. По мнению экспертов, искусственный интеллект позволит избежать большинства из них.

Проект Google Deepmind Health используется для майнинга медицинских данных. Совместно с британской больницей Moorfields Eye Hospital NHS эта система работает над автоматизацией и ускорением принятия клинических решений.

3. Киборги среди нас

Наши читатели наверняка слышали о людях, которые уже получили электронные компоненты вместо утраченных частей тела - будь то рука или даже язык.

На самом деле эпоха киборгов началась много десятилетий назад, когда люди перешагнули черту между живой и неживой природой. Первый имплантируемый водитель ритма в 1958, первое искусственное сердце в 1969 году…

Нынешняя эпоха кибернетического ажиотажа на Западе подхватила новое поколение хипстеров, готовых имплантировать железные части тела ради «крутого» вида.

Достижения медицины сегодня рассматриваются не только как возможность преодолеть болезнь и компенсировать физические дефекты, но и как удивительный способ расширить возможности человеческого тела. Глаз орла, слух летучей мыши, скорость гепарда и хватка терминатора - это больше не кажется бредом.

4. Медицинская 3D-печать

Сейчас можно свободно печатать оружие и запчасти к военной технике, а биотехнологическая промышленность активно трудится над 3D-печатью живых клеток и каркасов тканей.

Стоит ли нам удивляться отпечатанным лекарствам?

Это перекроит весь фармацевтический мир.

Технология персональной 3D-печати лекарств, с одной стороны, затруднит контроль качества. Но, с другой стороны, она сделает миллиарды людей независимыми от мутного бизнеса Big Pharma.

Не исключено, что через 20 лет вы сможете отпечатать таблетки цитрамона на собственной кухне. Это будет так же просто, как чашка утреннего кофе. Перспективы трансплантологии и эндопротезирования суставов выглядят просто потрясающе. Врачи смогут создавать бионические уши и компоненты тазобедренных суставов «у койки больного», по снимкам и персональным замерам.

Уже сегодня благодаря проекту e-NABLING the Future неравнодушные врачи и добровольцы распространяют медицинскую 3D-печать, публикуют видеоуроки и разрабатывают новую техническую документацию по протезированию.

Благодаря им дети и взрослые из Чили, Ганы, Индонезии получили новые искусственные руки, недоступные с «шаблонными» технологиями.

5. Геномика

Знаменитый проект «Геном человека», направленный на полное картирование и расшифровку человеческих генов, открыл эпоху персонализированной медицины - каждому человеку полагается свое лекарство и своя доза.

По данным Коалиции персонализированной медицины, в 2017 году существуют сотни доказательных приложений для клинических решений на основе геномики. С ними врачи могут подбирать оптимальное лечение, основываясь на результатах генетических анализов конкретного пациента.

Благодаря методу быстрого генетического секвенирования Стивен Кингсмор и его команда в 2013 спасли смертельно больного ребенка, и это было лишь начало.

Геномика - удивительный медицинский инструмент профилактики и лечения болезней, если он используется мудро и ответственно.

6. Оптогенетика

Это технология, основанная на применении света для контроля живых клеток.

Суть ее заключается в том, что ученые модифицируют генетический материал клеток, обучая его реагировать на свет определенного спектра. Затем работой органов можно управлять при помощи «выключателя» - обычной лампочки. Издание Science ранее сообщало, что специалисты в сфере оптогенетики научились индуцировать ложные воспоминания у мышей, воздействуя светом на мозг.

Идеальный инструмент пропаганды сразу после вечерних новостей!

Кроме шуток, оптогенетика может предложить фантастические опции лечения хронических заболеваний. Как насчет замены таблеток на «волшебную кнопку»?

7. Роботы-помощники

С быстрым развитием технологий роботы постепенно переходят с экранов фантастических фильмов в мир здравоохранения. Рост числа пожилых людей делает фактически неизбежным появление роботов-помощников, медсестер и сиделок.

Робот TUG - это надежная «лошадка», способная носить множество медицинских грузов суммарным весом до 1000 фунтов (453 кг). Этот маленький помощник бороздит коридоры клиник, помогая доставлять инструменты, лекарства и даже чувствительные лабораторные образцы.

Его японский коллега Robear выполнен в виде гигантского медведя с мультяшной головой. Японец может поднимать и укладывать пациентов в постель, помогать встать с кресла-коляски и переворачивать лежачих больных для профилактики пролежней.

На следующем этапе развития роботы будут выполнять простые медицинские манипуляции и брать биоматериал для лабораторных анализов.

8. Многофункциональная радиология

Радиология - одна из самых быстрорастущих областей медицины. Здесь мы рассчитываем увидеть величайшие достижения.

Уже наметился переход от допотопных рентгеновских аппаратов к многофункциональным цифровым машинам, которые одновременно видят сотни медицинских проблем и биомаркеров. Вообразите сканер, способный за секунду подсчитать количество раковых клеток внутри вашего тела!

9. Испытания препаратов без живых существ

Доклинические и клинические испытания новых препаратов требуют обязательного участия живых существ – животных или человека соответственно. Переход от этически сомнительных, долгих и дорогостоящих испытаний к автоматизированным тестам in silico – это революция в фармакологии и медицине.

Современные микрочипы с клеточными культурами позволяют имитировать настоящие органы и целые физиологические системы, давая явные преимущества перед многолетними испытаниями на добровольцах.

Технология Organs-on-Chips основана на использовании стволовых клеток для имитации живого организма с помощью вычислительных устройств.

Многие эксперты считают, что данная технология сможет полностью заменить доклинические испытания на животных и улучшить лечение рака.

10. Носимая электроника

Современный человек носит Xiaomi mi Band, но будущее - за более удобными и пригодными для повседневной носки датчиками. Биометрические татуировки вроде eSkin VivaLNK могут незаметно скрываться под одеждой и передавать вашу медицинскую информацию врачу 24/7.

: магистр фармации и профессиональный медицинский переводчик

Фантасты описывают будущее как мир без докторов. Писатели уверены, что благодаря новейшим технологиям удастся победить все существующие сегодня болезни - от банального насморка до рака и вируса иммунодефицита человека.

Медицинская наука действительно развивается быстро. И не исключено, что когда-нибудь человечество доживёт до прекрасного времени, когда сможет забыть о болячках, вирусах и эпидемиях. А врачи станут ещё ближе к пациенту и будут предотвращать даже не начавшиеся болезни. Практически каждый из нижеприведённых 10 впечатляющих примеров медицины будущего - свидетельство такого максимально персонализированного подхода к каждому человеку.

В медицине будущего основное внимание будут уделять не лечению, а профилактике

Пройдёт совсем немного времени, и у медиков откроется чудесный дар предвидения. Они будут безошибочно предсказывать появление у человека болезней, которых пока что нет, и ничто их не предвещает. Зная уникальные особенности каждого конкретного индивидуума (включая его склонности и патологии), доктора смогут в полной мере взяться за профилактику. В первую очередь это коснётся сердечно-сосудистых и онкологических патологий.

Кроме того, обыденным явлением - как сейчас процедура УЗИ для будущих мам - может стать дородовая генетическая диагностика, которая расскажет всё о будущем младенце и о том, что его ждёт в жизни.

Результатом исследования будет преобразование ДНК таким образом, чтобы изменить дальнейшую судьбу человека и оградить его от определённых проблем со здоровьем. Добиться этого помогут специальные генетические зонды. Также на опережение будут использоваться вакцины и новейшие препараты, которые помогут «отремонтировать» повреждённые участки ДНК.

Каждый пациент получит свой генетический паспорт, что позволит врачам лечить болезни адресно, а продолжительность жизни увеличить как минимум на 10–20 лет.

Кстати, присутствие пациента при постановке диагноза очень скоро может стать необязательным. О текущем состоянии больного и будущих болезнях поведает его фотография. Компьютер, проведя анализ снимка, подготовит полную информацию о хронических и генетических болезнях человека по его физиогномике. Данную технологию (пока что требующую доработки) в примерном виде уже представили медики из Оксфорда.

Суставы будут печатать на 3D-принтере

Организм считает металлические и пластиковые протезы чужеродными, поэтому они не слишком эффективны

Для производства искусственных костей и суставов будут применять 3D-печать с использованием биоматериалов. В результате протезы смогут органично слиться с телом человека. Не исключено, что в некоторых случаях качество жизни пациента окажется даже выше, чем у здоровых людей: искусственные суставы, кости и мышцы будут более совершенными, а по своей силе превзойдут «настоящие».

Предпосылки для такого новшества начали появляться давно. Уже больше десяти лет протезы выпускают не из металла, а из более подходящих для этого материалов - пластика и керамики. Теперь на помощь медикам приходят 3D-сканирование и 3D-печать.

На словах технология выглядит довольно просто. Человеку делают рентген, на его основе создают цифровую модель повреждённого сустава и печатают его на 3D-принтере из биоразлагаемого материала. Затем с помощью стволовых клеток пациента наращивают реальные ткани. Постепенно они остаются, а биоматериал разрушается. В результате остаётся сустав, идентичный настоящему.

Революционную технологию опробовали в Великобритании. В госпитале Саутгемптона провели пробную установку импланта пожилому пациенту. При этом для закрепления были использованы стволовые клетки больного.

Аналогичные разработки активно ведутся и в Стране восходящего солнца. Причём японским медикам удалось создать искусственные суставы даже без использования биоматериала пациента. Для получения результата оказалось достаточно скомбинировать:

• стволовые клетки;
• белки, отвечающие за рост тканей;
• близкие к коллагену синтетические вещества.

Важно, что 3D-печать не просто предоставляет большое количество интересных возможностей для развития медицины, но и позволяет врачам стать более мобильными. Напечатать компоненты тазобедренного сустава можно будет прямо у больничной койки. Врачу понадобятся только персональные замеры и снимки больного.

Освоение 3D в медицине - дело уже ближайшего будущего. При этом самым непростым моментом в разработке, судя по всему, окажется тестирование суставов из биоматериалов, ведь обычно испытания проводятся на животных, а придётся опробовать всё на реальных людях. Кроме того, на исследования медикам потребуется получить официальное разрешение, а пока что право на подобное «конструирование людей» законодательно не прописано нигде в мире.

Печать таблеток на дому

Таблетка формируется путём печати слоёв полимера, смешанного с лекарственным веществом

Судя по всему, 3D-технологии найдут широкое применение и при производстве лекарств. Причём необходимое средство в нужной дозировке пациент сможет напечатать сам, не выходя из своей квартиры.

Конечно, для того чтобы это стало реальностью, технологию придётся отточить до совершенства. Ведь производство таблеток дома несёт риски, связанные с контролем качества.

Первый опыт подобной печати, кстати, уже есть. В Соединённых Штатах Америки этим способом была произведена пробная партия препарата Спритам, который используется для предупреждения припадков при эпилепсии. В России данное лекарство (известное также как Леветирацетам) включено в перечень препаратов, которые Правительство РФ утвердило в качестве жизненно важных.

Интересно, что Спритам по 3D-технологии получился несколько иным по сравнению с оригиналом. Структура напечатанного лекарства оказалась более пористой, что скорее плюс, поскольку это помогает лучшей всасываемости препарата.

3D-печать позволяет делать таблетки любой формы, оттенка и вкуса, то есть привлекательными для пациента. Это особенно важно в случае с детьми и пожилыми людьми. Также появляется возможность варьировать дозировку в широком диапазоне.

О здоровье больного расскажет тату

Тату наносят с помощью электропроводящих красок, при этом вместе с ними на кожу помещается микроконтроллер с несколькими чипами

Важным источником информации о здоровье человека могут стать микродатчики, помещённые в организм. Они будут производить круглосуточный мониторинг самочувствия пациента, в режиме реального времени фиксировать полную карту состояния и передавать её лечащему врачу.

Вариантов микродатчика может быть несколько:

• небольшая таблетка;
• нанесённая на участок тела биометрическая татуировка;
• микрочип под кожей.

Помимо измерения температуры, пульса и артериального давления, микрочип сможет проанализировать уровень насыщения кислородом. Анализ показателей будет доступен и самому человеку, что позволит вовремя заметить начало негативных изменений.

Устройство будет работать по принципу «умных» часов и фитнес-браслетов, только изнутри организма, а не снаружи.

Один из подобных микрочипов был недавно представлен американскими учёными. Специалисты Стэндфордского университета продемонстрировали серию датчиков, которые можно внедрить в организм человека, собрать с их помощью интересующую информацию, а затем в течение некоторого времени (до саморазложения прибора) использовать для отслеживания хода лечения и последующего состояния.

«Умные» линзы

«Умные» линзы не только вернут зрение, но и смогут собирать данные о состоянии здоровья, заменят паспорт и фотоаппарат

В ближайшем будущем о здоровье человека будут рассказывать практически все окружающие его предметы и гаджеты. В первую очередь - наручные часы, которые сообщат о состоянии пульса, пройденных за день шагах и уровне сахара в крови.

Процесс создания такой техники уже запущен. Например, всемирно известная компания Google представила контактные линзы, которые помогают скорректировать стремительно ухудшающееся зрение. Они имеют сразу несколько полезных в медицинском плане компетенций:

• считывают кровяное давление у пациентов, страдающих от глаукомы;
• проверяют уровень сахара в крови при диабете;
• передают данные о здоровье человека на беспроводной приёмник, а оттуда - как самому пациенту, так и его лечащему врачу.

Линзы от Google внешне ничем не отличаются от обычных, но, по своей сути, это заявка на создание искусственного глаза или же вмонтированной в него камеры.

Конкуренцию Google собирается составить корейская компания Samsung.

Искусственная кожа сможет восстанавливаться

Принцип заживления искусственной кожи состоит в том, что молекулы материала легко разъединяются, а затем восстанавливают изначальный порядок

Искусственная кожа будет использоваться в процессе лечения пациентов всё чаще. И уверенность в этом дают прорывные открытия, сделанные недавно американскими учёными. Роберт Лангер из технологического института штата Массачусетс представил открытую им «вторую кожу» - очень тонкий материал, структура которого в момент создания совпадает с характеристиками реальной ткани. При этом таких свойств хватает всего на сутки: через день разработка теряет свою упругость и силу.

Ещё дальше пошёл другой американский исследователь - Чао Вонг. Он вместе со своими коллегами по Калифорнийскому университету замахнулся на создание кожи, которая обладает способностью к самовосстановлению. Профессор объявил, что его задача - создать «покрытие» для супергероев, наподобие того, что можно увидеть в голливудских фантастических картинах.

По словам Вонга, его самый любимый киногерой - это Росомаха, которого не брали ни пули, ни колюще-режущее оружие.

Некоторые материалы, обладающие способностью к самовосстановлению, уже можно найти на рынке. Подобным свойством, например, обладает покрытие телефона LG Flex - своего рода предшественник будущих подобных технологий для человека.

Кардиостимуляторы будут размером с витаминку

Исследования показали, что мини-кардиостимулятор гораздо эффективнее и безопаснее обычного

Самый первый в мире кардиостимулятор был создан 60 лет назад. С тех пор технология претерпела серьёзные изменения. Впрочем, пределов для совершенства не существует: компания Medtronic некоторое время назад представила крошечный «кардиостимулятор будущего». Достоинств у ноу-хау несколько:

• размер не больше витаминки;
• для введения в организм не требуется хирургического вмешательства;
• не вызывает осложнений у большинства пациентов.

Технология от Medtronic не только произвела фурор в медицинских кругах, но и послужила толчком к дальнейшим разработкам мини-кардиостимуляторов, которые также не потребуют сложных хирургических процедур для внедрения в организм человека. Более того, можно прогнозировать и дальнейшее уменьшение технологии в размерах.

Кардиостимулятор Micra от Medtronic был представлен в 2013 году, но получил одобрение Управления продуктами питания и лекарствами США только в середине 2016 года.

Санитарами будут работать роботы

Уже сегодня существуют действующие прототипы роботов-санитаров, например, японский ROBEAR, который ухаживает за пожилыми людьми

Полностью отказаться от живых врачей и доверить процесс лечения пациентов роботам в обозримом будущем вряд ли получится. А вот возложить на разумные автоматы обязанности по уходу за больными - вполне реально. Например, весьма вероятно, что уже скоро роботов всё активнее будут привлекать к оказанию помощи лежачим больным. Электронные санитары смогут:

• поднимать и аккуратно перемещать пациентов в постели;
• помогать приподняться на кровати или встать с неё;
• пересаживать с кровати на инвалидную коляску;
• брать анализы;
• доставлять лекарства в определённой доктором дозировке.

Ещё большее значение приобретут роботы при исследовании информации из полученных анализов. Всего за несколько секунд умные машины смогут смоделировать варианты развития заболевания с учётом возможных побочных эффектов. При этом устройство предложит и варианты лечения, которые затем будут рассматриваться наравне с предложениями медика-человека. И пока что сложно сказать, чей прогноз и вариант лечения окажется точнее. Ведь даже созданные на сегодняшний день компьютеры помнят до 40 миллионов медицинских документов, касающихся всех существующих болезней, вариантов их протекания и борьбы с ними.

Первые роботы-санитары уже прошли проверку в рядах американской армии. Умные машины способны выносить раненых с поля боя, но пока не наделены необходимым набором медицинской информации.

Лекарства не придётся тестировать на живых существах

Каждый год в лабораторных исследованиях задействуют более 100 млн животных

Сейчас перед началом клинического использования все препараты проходят испытания на живых существах - животных или людях. Этичность таких экспериментов нередко подвергается сомнениям. Кроме того, испытания занимают немало времени и дорого обходятся разработчикам.

Уже скоро лекарственная индустрия сможет отойти от этого. Для проверки свойств новых препаратов будут использовать технологию современных микрочипов с находящимися в них клеточными культурами, полностью повторяющими работу отдельных органов и даже целых систем пациента. При этом результат будет понятен практически сразу, в отличие от долгих испытаний с участием большого числа добровольцев.

Эксперты полагают, что подобный способ доклинических исследований будет способствовать созданию лекарств от болезней, которые пока не поддаются лечению. В частности, это касается рака.

Новое сердце можно будет вырастить

Технология развивается медленно из-за нехватки финансирования - первые опыты были проведены в 2005 году

Американская учёная Дорис Тейлор из Техасского института сердца придумала технологию, которая в будущем может свести на нет очереди из пациентов, ожидающих трансплантацию. На помощь придёт «призрак сердца». Так Тейлор назвала свой метод, уже продемонстрированный на животных. Суть его в следующем:

• медики берут сердце животного, например, свиньи;
• погружают орган в химическую ванную;
• при замачивании очищают сердце от всех клеток, за исключением белка;
• заполняют получившийся «призрак» стволовыми клетками конкретного пациента, которому требуется операция.

Далее данный биоматериал подключают к специальному устройству, которое помогает органу начать функционирование в полной мере - за счёт искусственной системы кровообращения и лёгких. Следующими шагом должна стать пересадка органа человеку.

Подобный опыт профессор с успехом осуществила на животных - подопытных свиньях и крысах. И достигла успеха. Кроме того, технологию удалось применить к другим органам - трахее и мочевому пузырю. Пока что метод требует серьёзной доработки. Но момент, когда его можно будет использовать в полной мере, не за горами.

Во многом авторы фантастических произведений правы: в будущем человечеству удастся победить многие заболевания. Но наверняка появятся и новые вызовы, которые потребуют новых подходов и технологий, ещё более удивительных.

Очевидно, что общество движется вперёд семимильными шагами, что способствует развитию медицинских технологий. Если мы попытаемся заглянуть в ближайшее будущее, перед нами предстанет мир новых и продвинутых технологий, которые ещё вчера сложно было даже вообразить.

1. Конструктор ДНК

ДНК служит идеальным носителем, который способен содержать огромное количество информации. Структура ДНК постоянно развивается и изменяется, а её молекулы часто называют строительными блоками живых организмов.

Для исследователей Гарвардского университета эта фраза имеет гораздо больше смысла, чем для простого человека - учёные действительно используют ДНК в качестве строительных блоков для разработки различных структур и систем.

Используя этот метод, учёные закодировали в одной молекуле ДНК 284 страницы книги. Они смогли записать эту информацию благодаря переводу данных сначала в двоичный код, а затем переведя цифры от единицы до нуля в четверичную систему счисления ДНК - A, T, G и C. В результате оказалось, что эти данные могут быть легко считаны, хотя этот процесс пока занимает довольно много времени. Но это пока.

2. Приборы поддержания жизнедеятельности

Такие приборы, как кардиостимуляторы, регулирующие ритм сердца, использует около 700 000 человек в мире. Минусом является то, что они могут служить всего около семи лет, а после этого оборудование подлежит замене. Это не просто сложная, но и дорогостоящая хирургическая процедура. Учёные из университета штата Мичиган решили эту проблему раз и навсегда - они разработали совершенно новый кардиостимулятор, работающий за счёт сокращения сердечной мышцы.

После проведения экспериментов и тестов доктор Амин Карами заявил, что все они дали положительные результаты. По его словам, следующим этапом в испытании нового прибора должна стать имплантация аппарата в живое человеческое сердце. Если технология сработает и покажет положительный результат, она сможет произвести революцию не только в медицинской сфере, но и в промышленной. Этот механизм настолько чувствителен, что может производить электроэнергию при любой частоте пульса.

3. Лечение церебральных нарушений

Мозг - чувствительный орган, повреждение которого может иметь долгосрочные последствия. Для людей с черепно-мозговой травмой комплексная реабилитация, пожалуй - единственная надежда вернуться к нормальной жизни. Но теперь есть альтернативный метод.

Ваш язык связан с ЦНС посредством тысячи нервных окончаний, некоторые из которых ведут прямо к нейронам мозга. Портативные нейростимуляторы (PoNS) стимулируют определённые нервные области языка и посредством этого аппарата мозг получает сигналы для восстановления повреждённых зон. Пациенты, пользующиеся системой, показали значительное улучшение буквально через неделю.

Кроме черепно-мозговых травм система PoNS может быть использована для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, алкоголизм, инсульт, рассеянный склероз и пр.

4. Напечатанные кости

При помощи 3D-принтера исследователи из университета штата Вашингтон создали искусственный материал, обладающий свойствами кости. Эта «модель» может быть пересажена в человеческое тело, пока срастается настоящая кость, а затем она расщепляется и выводится, не причиняя вреда организму.

Главной проблемой был выбор материала для создания кости. Спустя время учёные создали формулу, в которую вошёл цинк, кремний, фосфат и кальций. Смесь опробовали и пришли к выводу, что с добавлением стволовых клеток она будет работать гораздо эффективней.

Для исследования использовали принтер ProMetal 3D. Работает он почти так же, как обычный принтер. В него нужно просто засыпать смесь и распечатать нужную кость.

Основным преимуществом этой технологии является то, что теперь, при правильном сочетании составляющих биологического материала, можно получить любые ткани, даже настоящие органы, с помощью принтера.

5. Пыльца как способ вакцинации

Цветочная пыльца является одним из наиболее распространенных аллергенов в мире. Её структура настолько жёсткая и устойчивая к влаге, что попадая в организм, она без труда пробирается в пищеварительную систему человека. Когда-то же самое происходит при пероральной вакцинации, в организме усваивается далеко не всё количество введённого вещества, так как на него воздействуют соки пищеварительного тракта.

Учёные из Техасского университета решили изучить свойства цветочной пыльцы и разработать вакцину с её использованием. Глава исследования Харвиндер Гилл преодолел основной недостаток использования пыльцы - он удалил с её поверхности все аллергены. Эта технология может оставить далеко позади инъекционный метод вакцинации и стать поворотным событием в медицине.

6. Электронное нижнее бельё

Несмотря на то, что это звучит забавно, нижнее бельё может спасти тысячи жизней. У пациентов, лежащих в коме или без сознания на протяжении нескольких недель и месяцев, могут появиться пролежни - омертвелые ткани, возникающие в результате постоянного давления. Пролежни даже могут иметь смертельные последствия - примерно 60 000 человек ежегодно умирают от инфекций из-за них.

Канадский учёный Шон Дюкелоу смог разработать электронные трусы под названием «Smart-E-Pants». В белье находятся специальные устройства, которые каждые десять минут посылают электрический импульс, заставляя мышцы сокращаться. Эффект от приспособления такой же, как если бы пациент самостоятельно упражнялся. Посредством воздействия на мышцы, электронное нижнее бельё может навсегда решить эту проблему.

7. Клетки мозга из мочи

Китайские биологи из Института Биомедицины и Здоровья в Гуанчжоу, используя человеческую урину, смогли создать стволовые клетки. Основным преимуществом метода является то, что клетки, созданные из мочи, не провоцируют раковых заболеваний, в то время, как эмбриональные стволовые клетки, применяемые в медицине сегодня, к сожалению, имеют такой побочный эффект - после их пересадки нередко начинают развиваться опухоли. Трансплантация клеток на основе урины не приводила ни к каким нежелательным новообразованиям.

Исследователи считают, что этот метод более доступен и практичен для создания стволовых клеток. Нейроны, полученные из мочи, могут использоваться для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы.

8. Гель, имитирующий живые клетки

Множество медицинских исследований посвящены попыткам воссоздания человеческих тканей на основе различных материалов. В будущем, при успешном развитии этой технологии, можно обеспечить здоровую жизнь всему человечеству: если, например, один из органов перестал функционировать, его можно вырастить в лабораторных условиях и заменить.

Сейчас учёные разрабатывают гель, имитирующий деятельность живых клеток. Материал формируется в пучки шириной 7,5 миллиардных частей метра, для сравнения, это примерно в четыре раза шире двойной спирали ДНК. Как известно, клетки имеют собственный тип скелета - цитоскелет, состоящий из белков. Синтетический гель заменяет повреждённые ткани в каркасе клетки, останавливая распространения инфекций и бактерий.

9. Магнитная левитация

Ткани искусственного лёгкого были выращены благодаря магнитной левитации. Несмотря на то, что это звучит фантастически, группа учёных под руководством Глуко Соуза в 2010-м году наглядно продемонстрировала, что это возможно. Исследователи поставили цель в лабораторных условиях создать бронхиолу. Для эксперимента использовались крохотные магниты, вводившиеся в клетки.

В результате были получены самые реалистичные синтетически-выращенные ткани лёгкого. Ткань, выращенная благодаря магнитной левитации, может стать прорывом в медицине. Сейчас работа над совершенствованием технологии продолжается.

10. Гель от кровотечений

Небольшая группа учёных потрясла мир науки инновационным открытием: Джо Ландолино и Исаак Миллер смогли создать гель, останавливающий кровотечения любой сложности. Гель работает, герметично закупоривая рану.

Гель от кровотечений создаёт легко усваиваемую синтетическую ткань, которая помогает клеткам срастись. В одном из экспериментов учёные использовали кусок свинины с подведённой трубкой с кровью. Они разрезали мясо, а когда из «раны» потекла жидкость, нанесли на разрез гель, и «кровотечение» прекратилось в течение нескольких секунд. В следующем тесте Ландолино применял гель на сонной артерии крысы. Эксперимент прошёл так же успешно.

Если эту разработку в скором будущем начнут использовать в хирургической медицине, она могла бы сохранить жизнь многим людям.