Они известны из фантастических романов и фильмов — технически модифицированные организмы с необычными способностями, так называемые киборги. Это название происходит от английского термина «кибернетический организм». На самом деле киборги, сочетающие технические системы с живыми организмами, уже реальность. Исследователи KIT профессор Кристоф М. Нимейер и доктор Стефан Гизельбрехт из Института биологических интерфейсов 1 (IBG 1) и доктор Бастиан Э. Рапп из Института технологии микроструктур (IMT) отмечают, что это особенно относится к медицинским имплантатам.
В последние годы медицинские имплантаты, основанные на интеллектуальных материалах, которые автоматически реагируют на меняющиеся условия, проектирование и изготовление с компьютерной поддержкой на основе наборов данных магнитно-резонансной томографии или модификаций поверхности для улучшения интеграции тканей позволили добиться значительного прогресса. Для успешной интеграции тканей и предотвращения воспалительных реакций компания KIT также разработала специальные покрытия для поверхностей под, например, многопрофильная программа Гельмгольца «Биоинтерфейсы».Прогресс в области микроэлектроники и полупроводниковых технологий стал основой электронных имплантатов, контролирующих, восстанавливающих или улучшающих функции человеческого тела, таких как кардиостимуляторы, имплантаты сетчатки, слуховые имплантаты или имплантаты для глубокой стимуляции мозга при боли или терапии Паркинсона.
В настоящее время биоэлектронные разработки сочетаются с робототехническими системами для создания сложных нейропротезов. Ученые работают над интерфейсами мозг-машина (ИМТ) для прямого физического контакта с мозгом. ИМТ используется, среди прочего, для управления протезами и сложными движениями, такими как захват. Более того, они являются важными инструментами в неврологии, поскольку позволяют понять работу мозга.
Помимо электрических сигналов, вещества, выделяемые имплантированными микро- и наножидкостными системами пространственно или временно контролируемым образом, могут использоваться для связи между техническими устройствами и организмами.BMI часто считают поставщиками данных.
Однако их также можно использовать для подачи сигналов в мозг, что является весьма спорным вопросом с этической точки зрения. «Имплантированный ИМТ, который передает сигналы в нервы, мышцы или непосредственно в мозг, уже используется на регулярной основе, например, в кардиостимуляторах или имплантатах для глубокой стимуляции мозга», — объясняет профессор Кристоф М. Нимейер, KIT. «Но эти сигналы не планируется использовать и не подходят для управления всем организмом — мозг большинства живых организмов слишком сложен».Мозг низших организмов, например насекомых, менее сложен. Как только поступает сигнал, запускается определенная программа движения, например бег или полет. Так называемые биоботы, то есть крупные насекомые с имплантированными электронными и микрожидкостными блоками управления, используются в инструментах нового поколения, таких как небольшие летающие объекты, для мониторинга и спасательных операций.
Кроме того, они применяются в качестве модельных систем в неврологии для понимания основных взаимосвязей.Электрически активные медицинские имплантаты, которые используются в течение длительного времени, зависят от надежного источника питания. В настоящее время ученые работают над методами использования собственной тепловой, кинетической, электрической или химической энергии тела пациента.
В своем обзоре исследователи KIT резюмируют, что разработки, сочетающие технические устройства с организмами, обладают удивительным потенциалом. Они могут значительно улучшить качество жизни многих людей, в частности, в медицинском секторе.
Однако всегда следует учитывать этические и социальные аспекты.