Сверхдорогой конструктор "человек"

Замена мотора

...Судьба больше не дарила шансов некоему Роберту Тулзу. И вот врачи впервые имплантировали пациенту портативное искусственное сердце, не требующее постоянной связи с внешним источником питания, и пообещали ему еще около 60 дней жизни. Моторчик AbioCor подарил Тулзу 151 день...

История эта произошла в июне прошлого года в Еврейском госпитале Луисвилла (штат Кентукки). Устройство AbioCor компании Abiomed Inc., которое стоит около 70 тысяч долларов, сконструировано из титана и пластмассы и весит около килограмма. Его имплантируют в грудную клетку вместе с батареей, обеспечивающей автономную работу сердца в течение получаса. Подзарядка внутренней батареи производится через кожу от источника питания, который пациент носит на поясе. Пациентам с искусственным сердцем запрещена физическая нагрузка, кроме того, они привязаны к источнику энергии – розетке или аккумулятору. Как это часто случается с такого рода операциями, еще в начале декабря прошлого года состояние Тулза не внушало особых опасений. Он быстро поправлялся, мог гулять в парке, даже ездил на рыбалку. Всерьез рассматривалась возможность выписать его домой уже к Рождеству... Однако развились нарушения свертывания крови, тромбозы, инсульт. Официальной причиной смерти стало желудочно-кишечное кровотечение.

К настоящему времени сделано шесть операций по пересадке искусственного сердца. И хотя выжили лишь трое пациентов, все шестеро прожили дольше, чем предполагали врачи. Более простое устройство, которое не заменяет больное сердце, а лишь выполняет функцию насоса, пересажено сотням людей. Первый человек с искусственным насосом в груди, 62-летний англичанин Питер Хофтон, прожил уже более двух лет. Благодаря еще одному новшеству, получившему название "Jarvik 2000", нетрудоспособное сердце пациента может отдыхать, восстанавливая свои функции. Первые исследования показали, что через год после операции у большинства пациентов природное сердце начинает работать в несколько раз лучше, чем до операции. "Jarvik 2000" представляет собой турбину, расположенную рядом с сердцем и усиливающую сокращение сердечной мышцы. Оно снабжается энергией от внешней батареи, провода которой пропущены через череп и шею. Менять батарейки необходимо каждые восемь часов. А операция по установке устройства длится около 14 часов.

Замена фильтров дороже замены мотора

Считается, что пересадка печени – самая сложная и дорогостоящая операция. Ученые работают над искусственной печенью много лет, но пока процедура выращивания клеток печени остается очень длительной и не менее дорогой, чем пересадка донорского органа.

Исследователям из Массачусетского технологического института удалось создать синтетическую основу, на которой можно вырастить клетки печени. Подходящим для этой цели оказался полиэтиленоксид, не отторгаемый организмом человека. Клетки крысиной печени закрепляются на сетчатой подложке из этого материала и образуют нужную ткань. Уже сейчас она имплантируется в экспериментальном порядке пациентам, ожидающим пересадки печени и согласным рисковать.

Кузовные работы

Сейчас разрабатывается новый тип кожи – из особого типа пластика, который может восстанавливаться после повреждения, как живая ткань. Пластик содержит микроскопические капсулы, заполненные специальным веществом. "Когда такой материал ломают, – объясняет Скотт Уайт, член исследовательской группы из университета в Иллинойсе, – капсулы разрываются и вещество попадает в область повреждения. Повреждение затягивается подобно человеческой коже, на которой заживают ссадины и порезы". Лабораторные испытания показали, что новый материал способен после повреждения восстановить 75% своей прочности. Разработка этого материала осуществляется в сотрудничестве с космической промышленностью: способность к регенерации чрезвычайно важна для любого устройства, находящегося в космосе и часто недоступного для ремонта. А вообще, искусственную кожу используют уже давно; собственно, фактически это любая "повязка", которая обладает некоторыми свойствами обычной кожи и способствует более быстрому заживлению любых наружных повреждений.

Апгрейд компьютера

Видимо, скоро будет решена задача переноса сохранившегося мозга (жесткого диска) в новый корпус-тело. Во многих биотехнологических лабораториях мира сейчас работают над выращиванием искусственных нейронов. Специалисты нейрохирургического центра в Кливленде уже отрабатывают технику такой пересадки на животных. В качестве синтетической основы для выращивания искусственных нервов используется тефлон – давно известный материал, считающийся безвредным для живого организма. Рост нервных волокон происходит благодаря соединению тефлоновой основы с молекулами ламинина посредством атомов никеля. Первые операции на приматах проведены успешно. Ученым под руководством профессора Вирджинии Ли из университета в Филадельфии (Пенсильвания) удалось в лабораторных условиях вырастить полноценные нервные клетки из раковых, а затем вживить их в мозг пациента, перенесшего инсульт. Врачи использовали сходство раковых клеток с эмбриональными стволовыми клетками, которые способны превращаться в специализированные клетки различных органов и тканей, в том числе и нервные. При этом раковые клетки перестают быть раковыми (меняется задача). В клинике Питтсбургского университета было проведено уже 12 успешных операций по вживлению искусственных нейронов в человеческий мозг.

Искусственные суставы

Одно из последних достижений биотехнологии – создание хрящевой ткани, способной к активной регенерации. Это действительно огромный успех, поскольку поврежденная суставная ткань не восстанавливается в организме. Только в клиниках США ежегодно оперируют более 500 тысяч больных с повреждениями суставного хряща, но хирургическое вмешательство лишь на короткое время облегчает положение пострадавших. Ученые из Гетеборгского университета в Швеции выделили клетки хряща из суставов 23 пациентов, вырастили культуру клеток, которая образовала хрящевую ткань, а затем имплантировали ее в поврежденный коленный сустав. Результат оказался превосходным: у 14 из 16 пациентов отмечено практически полное замещение поврежденного хряща новой тканью. Выращивание хрящевой ткани занимает, к сожалению, много времени – несколько недель, поэтому ученые разрабатывают методики более быстрого получения искусственных тканей.

Системы слежения

Уже больше двух лет назад была сделана первая операция по вживлению человеку электронной зрительной системы. Она получает изображение с миниатюрной телекамеры и ультразвуковых датчиков, которые вмонтированы в очки. Эти сигналы обрабатываются портативным компьютером, который передает информацию на 68 платиновых электродов, введенных в мозг. Электроны стимулируют зрительную кору человека. Разумеется, электронное зрение далеко от идеала, однако обладатель искусственного глаза может разобрать пятисантиметровые буквы с расстояния в полтора метра. Незрячий человек может правильно выбрать направление в незнакомой обстановке и даже совершать поездки, например в метро. Пока создателям электронного глаза не удалось обеспечить адекватное пространственное восприятие: во время демонстрации устройства его обладатель боялся столкнуться со стеной, находившейся от него довольно далеко.

В менее трудных случаях возвратить зрение может пересадка роговицы глаза. Как и хрящевая ткань, поврежденная роговица не может регенерировать, что обрекает пациентов на слепоту. Канадские исследователи из Оттавы научились выращивать искусственную роговицу. Побудили их к этому выступления Общества защиты животных, которое возмущалось практикой токсикологических исследований новых продуктов и лекарств с использованием роговицы живых кроликов. Чтобы пощадить несчастных животных, была разработана технология выращивания искусственной роговицы, которая обладает всеми свойствами настоящей. Единственное, что пока мешает пересаживать искусственную роговицу человеку, – это ее безудержный рост, напоминающий рост раковой опухоли. Ученые сейчас работают над расшифровкой гена, с помощью которого можно замедлять этот процесс.

Игры с кровью

В мире остается все меньше доноров, кровь которых на 100% отвечала бы запросам медиков. Недавно ЮАР первой в мире одобрила применение искусственного кровезаменителя, который позволит исключить риск заражения СПИДом при переливании крови. Препарат Hemopure разработан американской компанией Biopure на основе коровьего гемоглобина. В связи с последними повальными эпидемиями крупного рогатого скота европейские страны не спешат разрешать препарат к применению из-за опасений заразить пациентов. Однако в условиях Африки реальный риск ВИЧ-инфицирования при переливании человеческой крови существенно выше, чем гипотетический риск передачи животных вирусов. К тому же препарат может храниться два года при комнатной температуре, а человеческая кровь – не более 42 дней и только в замороженном виде. Но в США и Западной Европе препарат пока разрешен к применению лишь в ветеринарной практике.

Между тем в России уже давно существует другой кровезаменитель – перфторан, созданный на основе соединения фтора с углеродом. Этот препарат, известный под названием "голубая кровь", лет десять назад считался очень перспективным, но сейчас институт, занимающийся его разработкой, дышит на ладан. А ведь перфторан испытывался еще в годы советского присутствия в Афганистане и оказался эффективным средством против закупорки кровеносных сосудов – наиболее частой причины смерти при ранениях на войне. При черепно-мозговых травмах он позволяет предотвратить отек мозга, так как молекулы искусственной крови меньше по размеру, чем молекулы гемоглобина. Однако клинические испытания препарата были прерваны в результате ведомственных интриг и возобновились только в 1993 году. Лишь два года назад с большим трудом было налажено промышленное производство искусственного кровезаменителя, который продолжают закупать для своих госпиталей МЧС и Минобороны.

И прочее...

Теоретически, человеку можно восстановить или заменить любой орган. В США и Европе (в том числе в России) уже никого не удивишь искусственным членом – фаллопротезирование становится все более популярной операцией. Пока выпускаются силиконовые протезы двух видов: первый приходит в состояние боевой готовности с помощью рук (стоит пару раз сжать мошонку, в которой находится резиновая груша, и пенис "надувается"), второй сам "реагирует при соприкосновении с другим телом (баллон подшивают в области лобка).

Для пациентов с травмами прямой кишки вследствие сильного растяжения, у которых анус не способен самостоятельно сокращаться, разработан силиконовый сфинктер – кольцо, располагающееся вокруг прямой кишки. Пересажено уже более сотни силиконовых сфинктеров.

Эпилог

Сегодня в организме примерно каждого десятого жителя высокоразвитых западных стран имеются синтетические части тела – протезы и имплантаты. Кардиостимуляторы, дефибрилляторы, сердечные клапаны, коленные суставы – все эти запчасти, при создании которых используются последние достижения науки, помогают улучшить качество (а иногда и просто количество отпущенных дней) жизни миллионов больных людей. Протезы и имплантаты пользуются огромным спросом, и неудивительно, что их производство стало огромным бизнесом: ежегодно этот сектор промышленности приносит прибыль в размере 78 миллиардов долларов.