Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Przyszłość leczenia słuchu – najciekawsze projekty ostatnich miesięcy
21.05.2013
Przyszłość leczenia słuchu – najciekawsze projekty ostatnich miesięcy
W Polsce przeprowadza się do 1000 operacji wszczepienia implantu ślimakowego rocznie, większość w Międzynarodowym Centrum Słuchu i Mowy w Kajetanach. Stawia to Polskę jako lidera w dziedzinie operacji przywracania słuchu. Niestety implant ślimakowy nie jest urządzeniem perfekcyjnym, jest przede wszystkim bardzo inwazyjny. Aparat słuchowy przywraca pacjentom słuch niemalże w 100 procentach, jednakże urządzenie wraz z operacją kosztuje kilkanaście tys. złotych. Na przestrzeni ostatniego roku naukowcy stworzyli prototyp bionicznego ucha, zminiaturyzowali implanty i opracowali mikrofon w oparciu o aparat słuchowy muchy.

Fuzja elektroniki i tkanki

Twórcy bionicznego ucha nie korzystali z tkanki chrzęstnej, którą można wyhodować w laboratorium w dużej ilości, ani z polimerowych stelaży. Badaczom zależało na jak największej syntezie tkanki i elementów elektronicznych. Naukowcy użyli komórek cielęcej chrząstki zawieszonych w hydrożelu, jako tuszu do drukarki 3D. Podczas wydruku nakładali kolejne warstwy organicznego atramentu i srebrnych nanocząsteczek. Po pewnym czasie hydrożel przerastał chrząstką. Końcowym efektem była tkankowa małżowina uszna, w której osadzona jest wykonana ze srebra helisa, od której na zewnątrz odchodzą dwie elektrody. Spirala pełni funkcje narządu ślimakowego, a przewody umożliwiają transport sygnału do wnętrza ucha. Na razie jest to prototyp – odbiera fale radiowe, a nie dźwiękowe, naukowcy dopiero planują wyposażyć model w sensory akustyczne. Mimo iż projekt dopiero się zaczyna, to pierwsze takie urządzenie gdzie elementy elektroniczne przenikają się żywą tkanką. Bioniczne ucho wyposażone w dodatkowe sensory będzie wstanie słyszeć w zakresach niedostępnych dla normalnego człowieka – to początek rozszerzonej (augmentowanej) rzeczywistości – zaznaczają naukowcy.

 

Miniaturowe implanty

Instytut Fraunhofera w Niemczech skonstruował prototyp małego implantu słuchowego. Jego rozmiary pozwalają wczepić go osobom starszym i dzieciom bez inwazyjnej operacji. Najważniejszą częścią tego urządzenia jest opracowany przez badaczy „elektryczno-akustyczny transduktor” montowany między środkowym a wewnętrznym uchem w miejscu zwanym okienkiem ślimaka. Mały mikrofon znajdujący się na zewnątrz, zamienia dźwięki na impulsy elektryczne i przekazuje je za pomocą bezprzewodowego, optycznego złącza do transduktora. Ten z kolei zamienia sygnały elektryczne w drgania odbierane przez ślimak. Tradycyjne implanty działają bardzo podobnie, ale wykorzystują duże, nieporęczne elementy przetwarzające dźwięk, wymagają też ponad godzinnej, inwazyjnej operacji. Dla porównania, urządzenie naukowców z Instytutu Fraunhofera może być zainstalowane wewnątrz ucha w kilkanaście minut. Implant działa poprawnie, ale wymaga jeszcze dopracowania przed badaniami klinicznymi.

 

To nie wszystkie usprawnienia aparatów słuchowych, jakie opracowano w ciągu ostatniego roku. Zespół chirurgów, neurologów i inżynierów skonstruował chip, który wykorzystuje sygnały elektryczne z ucha środkowego, aby zasilać aparat słuchowy. Oznacza to, że implant może być zamontowany na stałe, bez potrzeby wymiany baterii. W komorze ucha po obydwu stronach membrany ślimaka, występują różnice w potencjale jonów potasu i sodu, pomaga to zamieniać mechaniczne drgania na elektrochemiczne sygnały. Zespół profesor Konstantiny Stankovic wykorzystał to projektując chip wyposażony w miniaturowy nadajnik radiowy oraz elektrody o niskiej rezystancji. Chip ładuje się przez 4 minuty, uruchamia nadajnik radiowy (pełniący rolę rozrusznika), po czym pracuje czerpiąc energię jedynie z membrany ślimaka. Zespół ma nadzieje wykonać drugi, mniejszy prototyp i rozpocząć testy kliniczne.

 

Mikrofon na bazie muszego ucha

Najnowszym osiągnieciem w dziedzinie przywracania słuchu jest wynalazek naukowców z Uniwersytetu w Nowym Yorku. Stworzyli oni super czuły mikrofon bazując na budowie narządów słuchu muchy Ormia ochracea. Owad ten ma narządy odbierające dźwięk umieszczone na odnóżach, drobne szczecinki rejestrują nawet najmniejsze wibracje. Oparty o ten naturalny projekt, mikrofon składa się z dwóch lub więcej odbiorników wykonanych z krzemu polikrystalicznego. Działa poprzez mierzenie zmian ciśnienia pomiędzy rozchodzącymi się falami dźwiękowymi. Dodatkowy czujnik optyczny dopełnia mikrofon tworząc wyjątkowo czułe urządzenie. Co najważniejsze, mikrofon jest miniaturowych rozmiarów. Dzięki niemu będzie można odseparować i wyciszyć zakłócenia tła dźwiękowego, tak bardzo uciążliwe dla użytkowników tradycyjnych aparatów.

 

Walka z utratą słuchu jest szczególnie ważna w przypadku dzieci. Brak bodźców dźwiękowych zaburza ich rozwój, spowalnia naukę mowy i powoduje problemy w komunikacji społecznej, które trwają nawet klika lat po usunięciu problemu. Nowe implanty opracowywane na całym świecie niosą nadzieje dla najmłodszych pacjentów, podczas gdy starszym dają możliwości, które znaliśmy tylko z literatury science fiction. Możliwość wymiany organów, aby ulepszyć swoje możliwości, wydaje się bardzo bliska.

 

Łukasz Kałużny.

 

Źródła:

http://www.nbcnews.com/technology/tiny-ear-implant-could-replace-costly-surgery-hearing-aids-1B9225507

http://arstechnica.com/science/2012/11/inner-ear-implant-uses-biological-battery-to-self-charge/

http://gigaom.com/2013/05/07/better-hearing-through-engineering-apps-implants-and-biomimetic-microphones/

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2013-05/pues-pe050113.php?utm_source=feedly

KOMENTARZE
news

<Lipiec 2019>

pnwtśrczptsbnd
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
Newsletter