14 jan. 2014
3 minuten
Medische implantaten, complexe interfaces tussen brein en machine of op afstand bestuurde insecten: recente ontwikkelingen waarbij machines en organismen worden gecombineerd, bieden veel mogelijkheden maar zijn ook aanleiding tot belangrijke discussies over ethiek. In een rapport met de titel ‘Chemie der Cyborgs – zur Verknüpfung technischer Systeme mit Lebewesen’ bespreken wetenschappers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) de stand van het onderzoek, de kansen en de risico’s. Het rapport is gepubliceerd in het tijdschrift ‘Angewandte Chemie Int. Ed.’
Ze zijn bekend van sciencefictionboeken en -films: technisch gemodificeerde organismen met buitengewone vaardigheden – de zogeheten cyborgs. De naam stamt van de Engelse term "cybernetic organism". In feite zijn zulke cyborgs al realiteit. De KIT-wetenschappers professor Christof M. Niemeyer en dr. Stefan Giselbrecht van het Institute for Biological Interfaces 1 (IBG 1) en dr. Bastian E. Rapp, Institute of Microstructure Technology (IMT), wijzen er op dat dit speciaal geldt voor medische implantaten.
Ontwikkelingen
De afgelopen jaren zijn er belangrijke ontwikkelingen geweest op het gebied van de integratie van techniek en menselijk weefsel. Daarvoor – en ook ter voorkoming van ontstekingsreacties – zijn door het KIT speciale oppervlaktecoatings ontwikkeld, bijvoorbeeld binnen het multidisciplinaire Helmholtz-programma ‘BioInterfaces’.
De ontwikkelingen in de micro-elektronica- en halfgeleidertechnologie zijn de basis voor elektronische implantaten die lichaamsfuncties besturen, herstellen of verbeteren, zoals pacemakers, retina implantaten, gehoorimplantaten of implantaten voor hersenstimulatie voor bijvoorbeeld pijnbestrijding op de behandeling van Parkinson.
Brain-machine interfaces
Momenteel worden bio-elektronische ontwikkelingen gecombineerd met roboticasystemen om zeer complexe neuroprothesen te ontwikkelen. Wetenschappers werken aan brain-machine interfaces (BMI’s) voor een direct fysiek contact met het brein. BMI’s worden onder andere gebruikt om protheses en complexe bewegingen te besturen. Bovendien zijn het belangrijke tools in e neurowetenschappen omdat ze inzicht geven in het functioneren van de hersenen.
Behalve elektrische signalen kunnen ook substanties die op gecontroleerde wijze worden afgegeven door geïmplanteerde micro- en nanofluïdische systemen worden gebruikt voor communicatie tussen technische apparaten en organismen.
BMI’s worden vaak beschouwd als databronnen. Maar ze kunnen ook worden gebruikt om signalen toe te voeren naar de hersenen. Dat is ethisch gezien wel een bijzonder controversieel onderwerp. "Geïmplanteerde BMI’s die signalen sturen naar zenuwen, spieren of direct naar het brein worden al routinematig gebruik, bijvoorbeeld in pacemakers of in implantaten voor hersenstimulatie", legt professor Niemeyer uit. "Maar deze signalen zijn niet bedoeld om hele organismen te besturen. daarvoor zijn ze ook niet geschikt; de hersenen van de meeste levende organismen zijn veel te complex."
Biobots
De hersenen van lagere organismen, zoals insecten., zijn minder complex. Als een signaal wordt ingekoppeld, wordt een bepaald bewegingsprogramma gestart, bijvoorbeeld ‘rennen’ of ‘vliegen’. Zogeheten biobots, bijvoorbeeld grote insecten met geïmplanteerde elektronische en microfluïdische besturingseenheden, worden ingezet in nieuwe generaties tools, zoals kleine vliegende objecten voor bewakings- en reddingsmissies. Bovendien dienen ze als modelsystemen in de neurowetenschap, om elementaire verbanden beter te begrijpen.
Elektrisch actieve medische implantaten die voor langere tijd moeten worden gebruikt, zijn afhankelijk van een betrouwbare voeding. Momenteel wordt gewerkt aan methoden om het lichaam van de patiënt te gebruiken als thermische, kinetische, elektrische of chemische energiebron.
Fascinerende mogelijkheden
In hun rapport geven de onderzoekers aan dat het combineren van technische toestellen met organismen fascinerende mogelijkheden kan bieden. het kan de kwaliteit van het leven voor mensen met medische problemen aanzienlijk verbeteren. Maar er moet natuurlijk ook altijd rekening worden gehouden met de sociale en ethische aspecten.
Stefan Giselbrecht, Bastian E. Rapp, en Christof M. Niemeyer: Chemie der Cyborgs – zur Verknüpfung technischer Systeme mit Lebewesen. Angewandte Chemie. Volume 125, issue 52, pages 14190-14206, December 23, 2013.
DOI: 10.1002/ange.201307495
International edition DOI: 10.1002/anie.201307495
Anderen lazen ook
