Wie Bioelektronik versprechen eine zukünftige Heilung für Krebs

Denkt man an Cyborgs Realität, starren Sie wahrscheinlich Bild Arnold Schwarzeneggers glühende rote Augen aus Terminator oder stählern, wortkarg von Robocop. Aber die Zukunft, wo Mensch und Maschine zusammenlaufen, wird nicht nur mit Schrauben und Muttern gebaut werden. Es wird mit Biologie gebaut werden.

Selbst bekennende Cyborg sagte Experte Tim Maly so viel als ich mit ihm sprach letztes Jahr. Die erste vollwertige Cyborg sagte "wahrscheinlich ein mechanischer Körper wird nicht," er Gizmodo. "Es werden wahrscheinlich einige Biogrown Körper, und es wird nicht an uns als Robocop, erkennbar sein, weil es bereits Teil einer langen Reihe von kleinen Verbesserungen werde."

Diese Verbesserungen haben bereits begonnen.

Das Feld ist als Bioelektronik bekannt, und es ist genau das, was es klingt: Biologie trifft Elektronik. Bevor ich vor mir selbst zu bekommen, jedoch ist es wichtig zu definieren, welche Bioelektronik, dann wir beginnen können, seine sehr spannenden Möglichkeiten betrachten.

Kurze Geschichte

Bioelektronik ist ein relativ neues Wort, wenn es darum geht Wissenschaftsdisziplinen, obwohl seine Ursprünge zurück mindestens ein Jahrhundert gehen. Sie können mindestens so weit zurück wie die erste genaue Aufnahme des Elektrokardiogramms 1895 für die Anfänge der Bioelektronik aussehen. Das ist, wenn es wurde offensichtlich, dass elektronische Systeme auf dem Gebiet der Medizin eine tiefgreifende Wirkung haben könnte. Heute werden in den Vereinigten Staaten allein, Tausende von Amerikanern in gehen, atmen Cyborgs, drehen, ob sie es wahrhaben wollen oder nicht einige 160.000 Defibrillatoren implantiert.

Bereich der Bioelektronik hat erst vor kurzem, aber ausgezogen. In der Tat wurden etwa 95 Prozent aller Papiere über das Thema geschrieben nach 1990 veröffentlicht. Und nur in den letzten Jahren begonnen haben wirklich weltbewegenden Durchbrüche, Oberfläche. Nach dem 20. Jahrhundert brachte uns alles von der Schrittmacher auf Roboter-Prothetik, ehrgeizige Wissenschaftler begann zu Fragen, wie sie die Synergie zwischen Biologie und Elektronik noch weiter treiben könnte. Anstelle des Aufbaus elektronische Geräte, die in biologischen Systemen implantiert werden konnte, bauen zum Beispiel, warum nicht Geräte, die ein Teil von ihnen geworden?

Biocomputing

Die Anfänge dieser haben bisher weitgehend auf zellulärer Ebene passiert. Wissenschaftler bauen Biocomputers, zum Beispiel, dass die Verwendung biologisch Material computational Aufgaben abgeleitet. Tatsächlich nutzen diese kniffligen kleine Erfindungen DNA Proteine in ein System nach ganz bestimmten Richtungen zu produzieren. Genauer gesagt, verwenden sie Proteine und DNA Informationen anstelle von Silizium-Chips zu verarbeiten.

Um Computer in Betracht gezogen werden, dann haben sie drei Dinge tun können: Informationen zu speichern, übermitteln, und eine Funktion nach einem System der Logik. Wissenschaftler herausgefunden, wie man speichern und übertragen Informationen vor langer Zeit. (Immerhin ist DNA selbst in das Geschäft der Store und Übertragung von Informationen.) Nur im vergangenen Jahr sie herausfinden wie man Biocomputers, Berechnungen durchzuführen.

Ein Team unter der Leitung von Stanford Biotechnologe Drew Endy baute ein System zur Übertragung von genetischen Informationen mit etwas, dass sie nannten "Transcriptors", die eine Menge, wie elektronische Transistoren Arbeit. Während Transistoren arbeiten, indem man Elektronen fließen oder nicht über ein Gateway fließen, Transcriptors erlaubt, dass ein Protein namens RNA-Polymerase entweder fließen oder nicht fließen entlang einen DNA-Strang. Dies ermöglichte unweigerlich Wissenschaftler, eine voll funktionsfähige Biocomputer zu bauen.

Biologie trifft Elektronik

Aufbau eines biologischen Systems, dass führt wie ein elektronisches System nicht unbedingt Bioelektronik. Bioinformatik ist ein Baustein für etwas größer, etwas eher zu lernen, wie biologische Systeme und elektronische Systeme symbiotisch bestehen können. Das ist genau was für ein Team der Harvard-Wissenschaftler erreicht im Jahr 2012, wann sie erstellt eine "Cyborg" Gewebe, das drei eingebettet, dreidimensionales Netzwerk funktionell, biokompatibel, nanoskaligen Drähte in veränderter menschliches Gewebe. Diese Entdeckung stellt perfekt, dass die Synergie, die ich oben erwähnt habe.

"Die aktuellen Methoden haben wir für die Überwachung oder Interaktion mit lebenden Systemen begrenzt sind", sagte Professor Charles Lieber der die Studie leitete. "Wir können Elektroden verwenden, um die Aktivität in den Zellen oder Gewebe zu messen, aber das schadet ihnen. Mit dieser Technologie können zum ersten Mal, wir in der gleichen Größenordnung wie die Einheit des biologischen Systems arbeiten ohne es zu unterbrechen. Letztlich ist dies zum Zusammenführen von Gewebe mit Elektronik in einer Weise, dass es schwierig zu bestimmen, wo endet das Gewebe und die Elektronik beginnen. "

Es ist grundlegende sinnvoll, wenn man darüber nachdenkt. Am Ende des Tages ist der menschliche Körper durch eine Reihe von elektrischen Signalen gesteuert, also Lieber und sein Team, dieses neue Material nach das vegetative Nervensystem mit nanoskaligen Drähten entwickelt, um wie Nerven Art zu handeln. Vorerst wird das Material wahrscheinlich verwendet werden, von der pharmazeutischen Industrie zu sehen, wie menschliches Gewebe reagiert auf Medikamente, aber der Himmel ist die Grenze, wenn es darum geht, die Möglichkeiten der elektronischen Körperteile.

Eine bioelektrische Heilung für Krebs

Lassen Sie uns hier unterscheiden. Ein Material, das elektronische gehört (gelesen: Drähte) und biologischen Teil (gelesen: setzt sich aus lebenden Zellen) ist sicherlich bioelektrischen. Aber das oberste Ziel der Bioelektronik geht noch eine Stufe weiter. Diese — weitgehend hypothetische – Geräte verwenden die Grundsätze der Bioinformatik und der Architektur des biologischen Elektronik, um unglaubliche Dinge zu tun.

Es dauert einige Zeit, um dorthin zu gelangen. So weit, manipuliert was wir tun, auf dem Gebiet der Bioelektronik erfolgreich haben die elektrischen Eigenschaften von lebenden Zellen. Tufts University Entwicklungsbiologe Michael Levin, zum Beispiel der Ansicht, dass er die vorhandenen elektronischen Signale in Zellen, neue Muster des Wachstums zu laichen optimieren kann. Dies ist nicht unähnlich, den Fluss der Proteine in einem Biocomputer eine bestimmte Funktion ausführen, außer seinen Implikationen potenziell weltverändernde sind Optimierungen.

Denken Sie nur, was könnte es für die Krebsforschung zu tun. Levins Team veröffentlichte ein Papier im Februar, die Umrisse wie bestimmte elektrische Signale Tumorwachstum zugeordnet sind. In Kraft, wenn dieses einzigartige bioelektrische Signal frühzeitig identifiziert werden konnte, konnte Sie den Tumor entdecken, bevor es überhaupt anfängt zu wachsen.

Wenn Sie die bioelektrische Signal manipulieren könnte, können Sie den Krebs noch weiter ganz aufhören. Lassen Sie dies durch die Erleichterung der Fluß der Ionen in die und aus den Zellen setzen eine Kettenreaktion in Gang, die den Verlauf der Krankheit verändern könnte. In den großen Plan der Dinge könnten lesen diese bioelektrische Signale erkennen und behandeln alle Arten von Bedingungen und möglicherweise sogar Gliedmaßen nachwachsen.

Machen Sie einen lebende Computer

Hier liegt weitgehend der nahen Zukunft versprechen für Bioelektronik: in der Medizin. Diese Art von Geräten kommen bereits als tragbare Sensoren auf den Markt, die Ihnen, über Ihren Körper sagen. Google hat vor kurzem angekündigt Kontaktlinse, die Blutzuckerwerte überwacht werden können ist ein perfektes Beispiel dafür, wie die vielen verschiedenen Iterationen der LED Tätowierungen sind. Einige dieser Geräte arbeiten im Tandem mit einem Smartphone oder einem Computer, aber Wissenschaftler letztlich hoffe, sie werden in der Lage, selbständig, ohne Kabel zu betreiben oder vielleicht sogar Batterien.

Die Vision ist ehrgeizig. Ein wenig mehr als ein Monat her, pharmazeutischen Riesen GlaxoSmithKline ein $ 1 Million angekündigt Preis für Innovation im Bereich der Bioelektronik. Sie sind auf der Suche nach einige geniale Wissenschaftler bauen "eine miniaturisierte, vollständig implantierbare Gerät, das kann lesen, schreiben und blockieren die körpereigenen elektrischen Signalen um Krankheit zu behandeln." Klingt ziemlich unglaublich! Bringen uns näher zu einer Heilung für alles an Asthma, Diabetes und potenziell Millionen von Menschenleben retten könnte. Und dank neuere Forschungen wissen wir, dass es möglich ist.

Ehrlich gesagt, wenn Bioelektronik alles tun, was Wissenschaftler denken, dass es tun kann kann, ist $ 1 Million ein Schnäppchen für ein Gerät wie das.

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