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Some of the world’s leading robotics and artificial intelligence pioneers are calling on the United Nations to ban the development and us...

domenica 13 marzo 2011

IL NOSTRO FUTURO POSTUMANO 7


E' stato effettuato per la prima volta in Australia e nell'emisfero Sud, su un uomo di 50 anni, un trapianto di cuore artificiale. A ricevere il cuore è stato un figlio di immigrati calabresi, Angelo Tigano. Durante un intervento di cinque ore 10 giorni fa nell'ospedale St Vincent's di Sydney, il suo cuore, collassato dopo aver sofferto per 10 anni di cardiomiopatia idiopatica, è stato rimosso e sostituito con il congegno. Tigano ha detto di sentirsi benissimo.

Un cuore artificiale permanente è stato impiantato per la prima volta al mondo a un ragazzo di 15 anni. Intervento al Bambin Gesù di Roma. La novità dell'operazione sta nel fatto che il dispositivo meccanico utilizzato nel ragazzo non è temporaneo, come avviene solitamente, ma permanente.


Man gets Australia's first artificial heart implant




Nuova promessa per la creazione di pelle artificiale dagli ingegneri della University of California di Berkeley, che hanno realizzato una matrice di sensori nanoscopici battezzata "e-skin" per la sua capacità di simulare qualità sin qui appannaggio esclusivo degli esseri umani. In futuro, sperano i ricercatori, e-skin innesterà il senso del tatto ai robot e lo restituirà a chi è costretto a utilizzare protesi in sostituzione degli arti naturali.

Alla base di e-skin si trova una rete di nanocavi semiconduttori composti da un mix di germanio e silicio: per una volta non vengono chiamati in causa i famigerati nanotubi di carbonio nondimeno il materiale è in grado di riconoscere una pressione compresa tra 0 e 15 kilopascal, in tutto simile a quella necessaria alla pelle umana nelle faccende di tutti i giorni - stretta di mano, lavaggio di piatti e stoviglie, digitazione forsennata sulla tastiera di un portatile e via elencando.

I ricercatori della UCB hanno esposto i risultati del loro studio nella pubblicazione Nature Materials: messa a confronto con i "concorrenti" per le applicazioni da pelle sintetica, e-skin è in grado di lavorare a regimi di bassa tensione (5 volt), è stata sin qui implementata su una superficie di quasi 50 centimetri quadrati e si dimostra sufficientemente flessibile da mantenere la sua operatività dopo oltre 2.000 cicli di piegatura.

Tutte notevoli e importanti le possibili applicazioni di e-skin: con la pelle artificiale nanotecnologica i possessori di protesi artificiali potrebbero vedersi restituito un senso fondamentale come quello del tatto, mentre i robot riuscirebbero a lavare i piatti, afferrare bottiglie di vino prezioso e più in generale lavorare in contesti sociali evoluti senza schiacciare o distruggere i bicchieri del servizio buono.


A giugno la texana BeBionic inizierà a vendere una mano bionica che sembra ispirarsi alla filmografia di Terminator. Si tratta di una soluzione protesica basata su tecnologia mioelettrica, quindi in grado di rilevare tramite elettrodi il segnale elettromiografico generato a seguito della contrazione delle fasce muscolari sottocutanee.
La mano BeBionic dispone di un chip wireless integrato che può essere programmato per personalizzare i movimenti, la loro velocità di esecuzione, la forza della presa e altri parametri. Da rilevare inoltre che la protesi può essere rivestita con ben 19 tipi diversi di pelle sintetica realizzata in silicone.
Secondo gli esperti è uno dei dispostivi più avanzati del momento non solo per la fluidità operativa ma anche per l’accuratezza della risposta agli stimoli mioelettrici.

BeBionic la mano bionica che ricorda Terminator Tom’s Hardware 25 maggio 2010


Chissà se da piccoli hanno davvero giocato con i Lego i due bioingegneri del Mit di Boston che hanno messo a punto un nuovo, intrigante, metodo per assemblare tessuti biologici in vitro, basato proprio su un meccanismo analogo a quello dei mitici “mattoncini” danesi. Quello che conta, comunque, è che ora la comunità scientifica ha a disposizione una marcia in più per superare uno dei limiti principali dell’ingegneria tissutale: la difficoltà di far crescere le cellule in strutture tridimensionali, e non solo su supporti piatti .

L’obiettivo a lungo termine è chiaro: ottenere in vitro organi e tessuti (per esempio cuore o vasi sanguigni) con cui sostituire quelli malati. Finora, i tentativi di successo in questo senso sono stati quelli effettuati con tessuti molto semplici come la pelle, la cartilagine e la vescica, sviluppati su impalcature biodegradabili. Niente da fare, invece, per tessuti con architetture più complesse. Ad aprire la strada anche in questa direzione, però, è il nuovo lavoro di Ali Khademhosseini e Javier  Fernandez, pubblicato pochi giorni fa sulla rivista Advanced Materials.

Ed ecco il metodo, che i due ricercatori hanno battezzato “micromasonry” (letteralmente, micromuratura): si parte da singole cellule che vengono incapsulate in un polimero liquido (glicole polietilenico, PEG). Poi un “trucco”: se esposto alla luce, il polimero solidifica, per cui ogni singola cellula rimane avvolta in una sorta di cubetto gelatinoso stabile. A questo punto, le cellule vengono assemblate nella forma desiderata con il sostegno di un’impalcatura a base di silicone. Il tutto, infine, viene di nuovo rivestito con PEG liquido, poi convertito in forma gelatinosa in modo che la struttura “regga”.

In questo modo Khademhosseini e Fernandez sono riusciti ad assemblare tubicini che potrebbero funzionare come capillari: strutture fondamentali nella costruzione di organi sintetici, per portare il sangue ai tessuti in via di formazione. Grande vantaggio della tecnica, secondo gli ideatori, sarebbe la sua semplicità: “Può essere facilmente riprodotta in qualunque laboratorio”, hanno dichiarato.

Tissue engineering has long held promise for building new organs to replace damaged livers, blood vessels and other body parts. However, one major obstacle is getting cells grown in a lab dish to form 3-D shapes instead of flat layers.
Researchers at the MIT-Harvard Division of Health Sciences and Technology (HST) have come up with a new way to overcome that challenge, by encapsulating living cells in cubes and arranging them into 3-D structures, just as a child would construct buildings out of blocks.
The new technique, dubbed "micromasonry," employs a gel-like material that acts like concrete, binding the cell "bricks" together as it hardens. Ali Khademhosseini, assistant professor of HST, and former HST postdoctoral associate Javier Gomez Fernandez describe the work in a paper published online in the journal Advanced Materials.
The tiny cell bricks hold potential for building artificial tissue or other types of medical devices, says Jennifer Elisseeff, associate professor of biomedical engineering at Johns Hopkins University, who was not involved in the research. "They're very elegant and have a lot of flexibility in how you grow them," she says. "It's very creative."
Controlled structure
To obtain single cells for tissue engineering, researchers have to first break tissue apart, using enzymes that digest the extracellular material that normally holds cells together. However, once the cells are free, it's difficult to assemble them into structures that mimic natural tissue microarchitecture.
Some scientists have successfully built simple tissues such as skin, cartilage or bladder on biodegradable foam scaffolds. "That works, but it often lacks a controlled microarchitecture," says Khademhosseini, who is also an assistant professor at Brigham and Women's Hospital. "You don't get tissues with the same complexity as normal tissues."
The HST researchers built their "biological Legos" by encapsulating cells within a polymer called polyethylene glycol (PEG), which has many medical uses. Their version of the polymer is a liquid that becomes a gel when illuminated, so when the PEG-coated cells are exposed to light, the polymer hardens and encases the cells in cubes with side lengths ranging from 100 to 500 millionths of a meter.
Once the cells are in cube form, they can be arranged in specific shapes using templates made of PDMS, a silicon-based polymer used in many medical devices. Both template and cell cubes are coated again with the PEG polymer, which acts as a glue that holds the cubes together as they pack themselves tightly onto the scaffold surface.
After the cubes are arranged properly, they are illuminated again, and the liquid holding the cubes together solidifies. When the template is removed, the cubes hold their new structure.
Gomez Fernandez and Khademhosseini used this method to build tubes that could function as capillaries, potentially helping to overcome one of the most persistent problems with engineered organs -- lack of an immediate blood supply. "If you build an organ, but you can't provide nutrients, it is going to die," says Gomez Fernandez, now a postdoctoral fellow at Harvard. They hope their work could also lead to a new way to make artificial liver or cardiac tissue.
Other researchers have developed a technique called organ printing to create complex 3-D tissues, but that process requires a robotic machine that is not in widespread use. The new technique does not require any special equipment. "You can reproduce this in any lab," says Gomez Fernandez. "It's very simple."
To get to the point where these engineered tissues could become clinically useful, "the short-term next step is really looking at different cell types and the viability of tissue growth," says Elisseeff. The researchers are now doing that, and they are also exploring the use of different polymers that could replace PEG and offer more control over cell placement.

Journal Reference: Javier G. Fernandez, Ali Khademhosseini. Micro-Masonry: Construction of 3D Structures by Microscale Self-Assembly. Advanced Materials, 2010; DOI: 10.1002/adma.200903893

Building Organs Block by Block: Tissue Engineers Create a New Way to Assemble Artificial Tissues, Using 'Biological Legos' ScienceDaily 14 Maggio 2010


Si moltiplicano i pezzi di ricambio del corpo umano realizzati in laboratorio. Scienziati dell’Università di Granada (Spagna) hanno infatti generato una nuova pelle umana artificiale, grazie all’ingegneria tissutale, basandosi su un particolare biomateriale: fibrina-agarosio. La pelle artificiale è stata quindi innestata su topi, ottenendo uno “sviluppo ottimale”, anche in termini di maturazione e funzionalità.

Questa eccezionale scoperta, spiegano i ricercatori, apre la strada all’uso clinico della pelle umana artificiale e al suo impiego in molti test di laboratorio su tessuti biologici. Anche per evitare, aggiungono, il ricorso ai test sugli animali da laboratorio. Inoltre questa scoperta potrebbe essere utile per lo sviluppo di nuovi metodi di trattamento per le patologie dermatologiche. A condurre la ricerca è stato il team di Jose Maria Jimenez Rodriguez, del gruppo di Ingegneria tissutale del Dipartimento di istologia dell’Università di Granada.

Grazie a speciali tecniche gli scienziati hanno potuto valutare in vivo fattori come la proliferazione cellulare, la presenza di marcatori di differenziazione morfologica, l’angiogenesi e lo sviluppo della pelle artificiale nell’organismo ricevente. Per i test i ricercatori hanno ottenuto pelle umana dalle biopsie di alcuni pazienti sottoposti a intervento chirurgico nel Servizio di chirurgia plastica dell’Ospedale Universitario Virgen de las Nieves di Granada.

Per creare artificialmente pelle umana, è stata usata fibrina ricavata dal plasma di donatori sani. I ricercatori hanno poi aggiunto l’acido tranexamico e il cloruro di calcio. Il sostituto artificiale della pelle è stato poi innestato sul dorso dei topi, per osservare la sua evoluzione in vivo. Ebbene, la pelle creata in laboratorio ha mostrato tassi di biocompatibilità “adeguata” e non c’è stato rigetto. Entro venti giorni dall’impianto, poi, la cicatrizzazione è risultata completa. «In definitiva - conclude la ricercatrice - abbiamo creato una pelle artificiale più stabile, con funzionalità simili alla normale epidermide umana».


Scientists from the University of Granada, Spain, have generated artificial human skin by tissular engineering basing on agarose-fibrin biomaterial. The artificial skin was grafted onto mice, and optimal development, maturation and functionality results were obtained.
This pioneering finding will allow the clinical use of human skin and its use in many laboratory tests on biological tissues -which, additionally, would avoid the use of laboratory animals. Further, this finding could be useful in developing new treatment approaches for dermatological pathologies.
This research was conducted by Jose María Jimenez Rodríguez, from the Tissular Engineering Research group of the Department of Histology of the University of Granada, and coordinated by professors Miguel Alaminos Mingorance, Antonio Campos Munoz and Jose Miguel Labrador Molina.
Researchers from the University of Granada firstly selected the cells that would be employed in generating artificial skin. Then, they analysed the evolution of the in-vitro culture and, finally, they performed a quality control of the tissues grafted onto nude mice. To this purpose, several inmunofluorescence microscopy techniques had to be developed.
These techniques allowed researchers to evaluate such factors as cell proliferation, the presence of differentiating morphological markers, the expression of cytokeratin, involucrine and filaggrin, angiogenesis and artificial skin development into the recipient organism.
Human Skin Samples
To make this assay, researchers obtained human skin from small biopsies belonging to patients following surgery at the Plastic Surgery Service of the University Hospital Virgen de las Nieves in Granada. All patients gave their consent to take part in this research study.
To create artificial human skin, human fibrin from plasma of healthy donors was used. Researchers then added tranexamic acid -to prevent fibrinolysis-, and calcium chloride to precipitate fibrin coagulation, and 0.1% aragose.
These artificial-skin substitutes were grafted on the back of the nude mice, with the purpose of observing its evolution in vivo. The equivalent skin substitutes were analysed by transmission and scanning light and electron microscopy and inmunofluorescence.
The skin created in the laboratory showed adequate biocompatibility rates with the recipient and no rejection, dehiscence or infection was registered. Additionally, the skin of all animals used in the study started to show granulation after six days from implantation. Within the following twenty days, cicatrization was complete.
The experiment conducted by the University of Granada is the first to create artificial human skin with a dermis made of fibrin-agarose biomaterial. To this date, artificial skin substitutes were elaborated with other biomaterials as collagen, fibrin, polyglycolic acid, chitosan, etc.
These biomaterials "added resistance, firmness and elasticity to the skin" -according to Prof. Jimenez Rodríguez. "Definitively, we have created a more stable skin with similar functionality to normal human skin."



Potrà essere pronta nel 2030 la prima riproduzione su computer dell'attività del cervello umano. La ricerca è già partita: "se potremo simulare l'attività del cervello potremo simulare anche quello che accade quando si ammala", ha detto il responsabile del progetto, Idan Segev, dell'Università Ebraica di Gerusalemme, nel convegno sulle nuove frontiere della ricerca sul cervello "The Brain Revolution", organizzato oggi a Roma per i 101 anni del Nobel Rita Levi Montalcini.
Il progetto che punta a utilizzare uno dei più potenti supercomputer del mondo per riprodurre il funzionamento del cervello umano è tra le ultime frontiere. Il progetto, coordinato da Segev, è internazionale e si chiama “Blue Brain”. Il primo passo, ha spiegato, è stato organizzare la corteccia cerebrale in colonne: piccoli frammenti che comprendono 10.000 cellule collegate fra loro da miliardi di connessioni chiamate sinapsi. "Si nasconde in queste connessioni il segreto della creatività e della capacità di adattarsi", ha detto. "Adesso stiamo cercando di riprodurre sul computer queste colonne corticali", un'operazione per la quale i ricercatori utilizzano il supercomputer Blue Gene della Ibm, lo stesso con cui è stata ottenuta la mappa del Dna umano.
"La colonna corticale - ha aggiunto Segev - può essere considerata una sorta di codice universale del cervello". Si comincia con il replicare singoli frammenti di corteccia fino a simulare il comportamento di 100.000 cellule collegate tra loro da 10 miliardi di sinapsi e 4 chilometri di fibre. "In tre anni contiamo di ottenere il primo modello completo del cervello di topo", dopodiché si passerà a cervelli sempre più complessi, come quello del gatto, della scimmia e, nel 2030, dell'uomo.

La ricerca sui memristor, realizzati nei laboratori di Hp, non si limita a fornire componenti per i computer di domani: l'obiettivo attuale è di poter replicare un cervello simile a quelli biologici.
La particolarità del memristor sta nell'essere in grado di "ricordare" il valore della corrente elettrica che lo ha attraversato anche dopo che detta corrente ha terminato di fluire.
Usando i memristor come se fossero delle sinapsi, Wei Lu, assistente dell'Università del Michigan, sta lavorando alla realizzazione di un cervello di gatto sintetico (un po' come nel progetto di Ibm).
"Stiamo costruendo un computer nello stesso modo in cui la natura costruisce un cervello" ha spiegato Wei Lu. "L'idea è di usare un paradigma completamente diverso rispetto a quello dei computer attuali. Il cervello di un gatto è un obiettivo realistico, perché è molto più semplice di un cervello umano, eppure estremamente difficile da replicare per complessità ed efficienza".
I memristor sono la chiave del successo, secondo Lu, che per ora ha connesso due circuiti tramite un memristor, creando un sistema capace di ricordare e di imparare.
"Abbiamo dimostrato che possiamo usare la variazione del voltaggio per far crescere o decrescere la conduttanza elettrica nel sistema. Nel nostro cervello, simili cambiamenti nella conduttanza delle sinapsi permettono la memoria a lungo termine".
L'obiettivo di Lu è la costruzione di un supercomputer grande quando un secchiello da due litri, obiettivo che si situa a diversi anni di distanza nel futuro.

Un cervello artificiale grazie ai memristor ZEUS News 19 aprile 2010





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