Ventil 3 / 2018 • Letnik 24 PREDSTAVITEV V prihodnjih desetletjih se bo dogajala radikalna nad- gradnja fizičnega in duševnega sistema našega te- lesa, ki je že danes v polnem razvojnem teku in bo uporabljala tehnologije prihodnosti, tudi zamenjavo naših vitalnih organov in integracijo mnogoštevilnih implantabilnih vsadkov naslednje generacije. Sliši se kot znanstvena fantastika, vendar to ni, je le razvojno dogajanje v okviru projekta Human body 2.0. Danes že vemo, kako preprečiti večino degenerativnih bole- zni s prehrano in prehranskimi dodatki, to pa bo most za nastajajočo biotehnološko revolucijo, ki bo nato postala most za nanotehnološko. Do leta 2030 bo za- ključeno obratno inženirstvo človeških možganov in nebiološka inteligenca se bo združila z našimi biolo- škimi možgani. Nekaj zanimivih tehnoloških smernic smo že v preteklosti obravnavali tudi na naših Nano- tehnoloških dnevih. Kot vemo, imajo različne proteze že dolgo zgodovino, več sto let nazaj so se izdelovale iz lesa, usnja in drugih materialov. Njihov znanstveni napredek so v 20. stoletju poganjale uničujoče vojne. Danes se na primer rutinsko zamenjujejo kolčni in ko- lenski sklepi. Celotne proteze so zasnovane iz novih materialov, povezane z umetno inteligenco, ki posne- ma funkcije delovanja naravnih mišic, vedno bolj je prisotna tudi sofisticirana protetika, ki ključne bionske sisteme krmili z možganskimi in možgansko-računal- niškimi vmesniki. Danes se zastavljajo vse pogostejša vprašanja, zakaj ne bi zagotovili možnosti večjega delovanja s podro- čja biologije za mnoge dejavnosti, ki nam zagotavlja- jo čutni užitek, na primer pri hrani in prehranjevanju. Danes sicer poznamo in uporabljamo precej surove načine za dosego določenih ciljev. Primer: zaviralci škroba, kot je Bayer’s Precose, delno preprečujejo ab- sorpcijo zapletenih ogljikovih hidratov; maščobni blo- katorji, kot je hitozan, se vežejo na molekule maščob, zato lahko prehajajo skozi prebavni trakt, nadomest- ki sladkorja, kot sta Sucralose in Stevia, zagotavljajo sladkost brez kalorij. Seveda pa še vedno obstajajo omejitve in težave z vsako od teh sodobnih tehnolo- gij, vendar se zagotovo razvija učinkovitejša genera- cija novih zdravil, ki bodo blokirala preveliko kalorično absorpcijo na celični ravni. Znanstveniki razmišljajo o temeljnem preoblikovanju prebavnega procesa, da bi ločili senzualne vidike prehranjevanja iz njegove- ga prvotnega biološkega namena: zagotoviti hranila v krvni obtok. Ta hranila vključujejo kalorične (ener- getsko nosilne) snovi, kot so glukoza (iz ogljikovih hidratov), beljakovine, maščobe in nešteto molekul, kot so vitamini, minerali, fitokemikalije, ki zagotavlja- jo gradnike in olajšajo encime za različne metabolne procese. Treba se je zavedati, da se znanje o komple- ksnih poteh, ki temeljijo na prebavnih procesih, hitro širi, čeprav marsičesa v celoti še ne razumemo. Po eni strani prebava kot katerikoli drugi večji človeški bio- loški sistem preseneti v svoji zapletenosti in seveda naravnih pametnih rešitvah. Naša telesa uspevajo iz- vleči kompleksne vire, potrebne za preživetje, kljub projekt human body 2.0 je izziV za mnoga tehnološka področja 222 Če so inovacije ključ za prihodnji razvoj človeštva, je projekt Human body 2.0 (projekt Človeško telo 2.0) le ena od drznejših vizij in smernic našega razvoja, v katerega so in- tenzivno vključene mnoge vede, kot npr. bionika, biomimetika, medicina, genetika, ele- ktronika, inteligentna protetika, biotehnologija, nanotehnologija, informatika in druge. Članek odpira številna pomembna vprašanja, ki so v projektu izjemno aktualna, hkrati pa daje določene konkretne smernice razvoja in uporabe ter povezljivosti danes ak- tualnih tehnologij, še zlasti pa smernice, s čim se bomo v prihodnosti srečali in katere rešitve bodo za našo prihodnost bolj pomembne, še zlasti, če izhajamo iz podatkov, da se kot družba močno staramo, hkrati pa si želimo postati dolgoživa in zdrava družba. Slika 1 : Bionske proteze so vedno bolj izpopolnjene in vedno bolj učinkovito Ventil 3 / 2018 • Letnik 24 včasih izjemno težkim življenjskim pogojem, hkrati pa uspešno filtrirajo številne toksine. Zanimive so ugotovitve, da so se naša telesa razvila v zelo drugačni dobi, predvsem pa so prebavni procesi optimizirani za situacije, ki so dramatično drugačne od tistih, s katerimi se že danes srečujemo. Za veči- no naše biološke dediščine je bila velika verjetnost, da bo naslednja prehrana za nas lahko celo katastrofalna oz. pogubna. Tako je bilo doslej smiselno, da naša te- lesa zadržijo vse možne kalorije. Danes je namreč ta biološka strategija izredno kontraproduktivna. Naša zastarela metabolna programiranja temeljijo na so- dobni epidemiji debelosti in patoloških procesih de- generativnih bolezni, kot so konorarna arterijska bo- lezen in diabetes tipa II. Do nedavnega (v evolucijski časovni lestvici) ni bilo v interesu, da bi ljudje dosegali ekstremno starost. Evolucija je bila naklonjena kratki življenjski dobi (pričakovana življenjska doba je bila nekoč res kratka), tako da bi se omejene rezerve lahko namenile mladim, tistim, ki skrbijo zanje, in tistim, ki so dovolj močni za intenzivno fizično delo. Zdaj živimo v dobi velikega materialnega obilja. Večina dela zahte- va duševne napore in ne več toliko fizičnih. Pred sto- letjem je veliko delovne sile delalo na kmetijah, med- tem ko jih je bilo v tovarnah še relativno malo. Velika večina današnjih delovnih mest pred sto leti sploh ni obstajala. Zanimivo je, da je človeška vrsta z našo zdajšnjo tehnologijo že dopolnila »naravni« red našega ži- vljenjskega cikla: zdravila, razni dodatki, nadomestni deli telesa in umetni organi, najrazličnejši vsadki ter številni drugi posegi. Že zdaj rutinsko zamenjujemo kolčne in kolenske sklepe, komolce, zapestja, čeljusti, zobovje, kožo, arterije, vene, srčne zaklopke in drugo. Sistemi za zamenjavo bolj zapletenih organov (npr. srca) pa so v velikem porastu. Ko se bomo naučili na- čela delovanja človeškega telesa in možganov, bomo lahko kaj kmalu oblikovali vrhunske sisteme, ki bodo prijetni, trajali bodo dlje in boljše delovali, manj bodo občutljivi na poškodbe, bolezni in staranje. Uvajanje projekta Human body 2.0, in 2.1, 2.2 … Človeško telo se zagotovo ne bo naenkrat spremeni- lo, kot bi to lahko razumeli po projektu Human body 2.0. Bo pa to zagotovo postopen proces, ki že inten- zivno poteka. Čeprav je različica 2.0 velik projekt, ki končno privede do radikalne nadgradnje vseh naših fizičnih in duševnih sistemov, ga bo človeštvo izvajalo postopno in preudarno! Na podlagi današnjih znanj se na primer že lahko dotikamo in čutimo sredstva za uresničevanje vsakega vidika te vizije. Če se za trenu- tek vrnemo k obravnavi prebavnega sistema, imamo že danes sliko sestavin hrane, ki jo najpogosteje jemo, že zdaj imamo sredstva za preživetje brez prehranje- vanja – z intravensko prehrano (za ljudi, ki ne morejo jesti), čeprav glede na trenutne omejitve naših tehno- logij za pridobivanje snovi v krvi in iz nje to očitno ni prijeten proces. Naslednja faza izboljšanja bo v veliki meri biokemična, v obliki zdravil in dodatkov, ki bodo blokirali prekomerno kalorično absorpcijo in drugače reprogramirali metabolične poti za optimalno zdravje. Nekoč bomo lahko v prebavnem traktu in krvnem ob- toku inteligentno selektirali in izvlekli natančna hrani- la, ki jih potrebujemo. Po našem osebnem brezžičnem lokalnem omrežju bomo lahko komunicirali in zagota- vljali potrebe po dodatnih hranilnih snoveh. Tudi zato je lažje razumeti, zakaj se je v zadnjih letih drastično povečal razvoj bio- in bionanosenzorjev, bioloških mi- kroelektromehanskih sistemov (BioMEMS), ki so že zasnovani tako, da lahko inteligentno odkrivajo pato- gene snovi in dajejo zdravila na zelo natančne načine. Če bi na kratko povzeli bistvo projekta Human body 2.0, lahko ugotovimo, da je to projekt, ki bo omogo- čal, da boljše spoznamo svoje telo, da bomo z novimi tehnologijami in sistemi preprečevali negativne vplive oz. zmanjševali njihove posledice, da bomo z uporabo novih tehnologij, na primer bionanosenzorjev, pravo- časno zaznali spremembe v telesu in z BioMEMS-teh- nologijami učinkovito odkrivali patogene snovi in cilj- no dozirali zdravilne učinkovine le v obolele celice in organe. V prihodnosti bodo individualizirane hranilne snovi prilagojene potrebam vsake osebe oz. na voljo bodo različne potrebne hranilne učinkovine in ne bo se potrebno ukvarjati z ekstrakcijskimi hranili iz hra- ne. Senzorji v našem krvnem obtoku in telesu bodo v vsakem trenutku zagotavljali dinamične informaci- je o hranilnih snoveh, ki jih potrebujemo. Seveda pa projekt Human body prinaša tudi boljšo sinergijo med implantabilnimi vsadki in umetnimi organi in nadzor nad racionalizacijo delovanja človeškega telesa tudi v primerih uživanja zdravil, prehranskih dodatkov in prehranjevanja nasploh. Nekaj izjemno zanimivih v svetu vrhunskih gradnikov – implantabilnih vsadkov naslednje generacije – smo letos že predstavili na sej- mu MEDICAL 2018. Janez Škrlec, inž., Razvojno raziskovalna dejavnost, Zg. Polskava, član Sveta za znanost in tehnologijo RS PREDSTAVITEV 223 Slika 2 : Projekt Human body 2.0 napoveduje tudi eks- tremne oblike komunikacij znotraj človeškega telesa in mnogoštevilne senzorje, že leta 2030 naj bi se upora- bljala vezja velikosti molekul, vlogo BioMEMS-tehnolo- gij bodo prevzele BioNEMS-tehnologije (bionanoelek- tromehanski sistemi).