Poderíamos construir um sistema digestivo sintético para o Vision para torná-lo mais humano?

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Prolongar / O nascimento da Visão em Vingadores: Era de Ultron. Cientistas propuseram um possível sistema digestivo artificial para o sintetoide, embora novas tecnologias devam ser desenvolvidas para torná-lo realidade.

Marvel Studios

Raramente há tempo para escrever sobre todas as histórias científicas interessantes que aparecem em nosso caminho. Portanto, este ano, estamos publicando mais uma vez uma série especial de posts sobre Doze Dias de Natal, destacando uma história científica que caiu por terra em 2020, todos os dias de 25 de dezembro a 5 de janeiro. Hoje: Como construir um sistema digestivo sintético para a visão da Marvel. Bônus: avaliar o estado de saúde de cinco Vingadores para determinar como sua saúde ficará à medida que envelhecem.

O pessoal da Marvel Studios não é o único que gosta de imaginar E se…? Inspirados pela Visão da Marvel, dois cientistas revisaram o estado atual da robótica suave para determinar se seria possível construir um sistema digestivo artificial para o sintetozóide, descrevendo seu trabalho a artigo publicado no início deste ano na revista Superhero Science + Technology. (É um jornal de acesso aberto publicado pela TU Delft “que considera novas pesquisas nos campos da ciência, tecnologia, engenharia e ética motivadas e apresentadas usando o gênero super-herói.”)

Ei, mentes questionadoras precisam saber! Não é apenas um exercício divertido de uma forma mais positiva de gaseificação nerd, qualquer. Os autores observam que a humanidade em geral se beneficiaria com os avanços em tais sistemas, com aplicações na substituição de órgãos e tratamentos clínicos para pacientes com problemas digestivos crônicos.

Para não ficar para trás, pesquisadores da University of Queensland em Brisbane, Austrália, publicaram um papel na edição especial de Natal do British Medical Journal (BMJ), examinando os traços pessoais e comportamentos de saúde de cinco dos Vingadores da Marvel, a fim de avaliar os desafios que essa coorte extraordinária pode enfrentar à medida que envelhece. A edição de Natal do BMJ é normalmente mais alegre por natureza, embora o jornal mantém que os artigos publicados ainda “aderem aos mesmos altos padrões de novidade, rigor metodológico, transparência de relatórios e legibilidade que se aplicam na edição regular.”

Uma visão de digestão artificial

(Alguns spoilers para Vingadores: Era de Ultron e WandaVision abaixo.)

A visão, como um sintetóide, notoriamente não come. Dentro Capitão América guerra civil, por exemplo, ele tenta fazer o prato favorito de Wanda, paprikash, ressaltando que suas habilidades culinárias podem não estar à altura, já que nunca consumiu nenhum tipo de alimento. Este ponto é reiterado no segundo episódio de WandaVision. Em vez de derivar energia de um processo metabólico, a Visão obtém um suprimento quase infinito de energia da Pedra da Mente em sua testa.

Mas será que o fato de Visão não comer significa que ele não pode? Ele precisaria de um sistema digestivo artificial para fazer isso, de acordo com os coautores Falk J. Tauber (Universidade de Freiberg) e Barry W. Fitzgerald (Universidade de Tecnologia de Eindhoven). No MCU, o sintetóide foi criado usando o berço de regeneração de Helen Cho em 2015 Vingadores: Era de Ultron, de vibrânio e do tecido artificial Simulacra. Em seguida, a pedra da mente foi colocada em sua testa para alimentar o cérebro artificial de Vision. Não há cenas nos filmes da Marvel (ou mesmo nos quadrinhos) que revelem especificamente um sistema digestivo.

Mas o berço de regeneração deu à Vision um cérebro, olhos e língua, de modo que a tecnologia também deve ser capaz de criar outros órgãos – como esôfago, estômago, intestinos e reto, todos elementos essenciais do sistema digestivo humano. Os autores também observam que a visão é empalada em Vingadores: Guerra do Infinito e sente dor intensa (mas sem perda de sangue). Portanto, a visão deve ter algum tipo de sistema nervoso com receptores de dor. Mas ele pode não ter um sistema circulatório, que é crucial no corpo humano para a distribuição de nutrientes às células.

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Prolongar / Uma cena de WandaVision, mostrando uma visão desmontada em um laboratório SWORD

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Na falta de uma câmara de regeneração, Vibranium ou Mind Stone, Tauber e Fitzgerald procuraram no campo da robótica suave os componentes potenciais de um sistema digestivo artificial. Por exemplo, um bom candidato para esôfago artificial é um sistema de bombeamento peristáltico robótico macio (conhecido pela sigla SBPP), desenvolvido por Tauber (então Esser) e vários colegas em 2017. Um esôfago (e intestinos) humano movimenta o alimento através do sistema via peristaltismo: uma série de contrações musculares circulares que se propagam ao longo dos órgãos tubulares.

As câmaras pneumáticas do SBPP são integradas ao corpo tubular da parede interna do conduíte, de acordo com Tauber e Fitzgerald. Portanto, quando essas câmaras se expandem, o diâmetro interno é reduzido, muito parecido com o esôfago (ou intestino) humano. Portanto, é possível criar uma onda de contração peristáltica artificial que viaja em uma direção ao longo do comprimento do órgão robótico macio. Inverter a direção dessas contrações permitiria à Visão vomitar qualquer alimento ou líquido em caso de, digamos, intoxicação alimentar.

Estômagos artificiais também foram desenvolvidos. Os autores citam um simulador gástrico humano construído em 2015 como um candidato potencial, especialmente porque foi projetado para simular e estudar a digestão e o transporte de alimentos. O simulador consiste em uma câmara cilíndrica de látex com paredes que podem ser contraídas por rolos, imitando a atividade da parede do estômago humano durante a digestão. Outro estômago artificial (SoGut) usa uma série de câmaras de ar circulares para gerar contrações. Combinar as duas tecnologias “pode ​​não permitir que o Vision sinta um frio na barriga, mas certamente permitirá que ele processe e digere quimicamente [food], “escreveram os autores.

Para os intestinos, pode ser possível costurar vários sistemas SBPP, embora “a geometria tubular interna precise ser adaptada para combinar com a estrutura interna dos intestinos”, de acordo com Tauber e Fitzgerald. Alternativamente, pode-se usar o Aparelho de simulação de endoscopia modular (MESA) desenvolvido por cientistas da Universidade do Colorado para treinamento em endoscopia, que já possui uma geometria de tubo interno semelhante a uma dobra.

Quanto à simulação do microbioma intestinal, os dispositivos microflúdicos organ-on-a-chip são capazes de imitar as condições do trato digestivo humano, “hospedando tecido vivo e uma flora microbiana em materiais não vivos, o que é essencial para o funcionamento de um intestino artificial parede “, escreveram os autores. Finalmente, o Vision precisaria de um reto artificial para dissipar os resíduos. Mais uma vez, o SBPP poderia ser usado, desta vez como uma saída de intestino artificial, uma vez que pode simular as pressões necessárias para um esfíncter em funcionamento.

Esses são apenas os componentes mais básicos; o sistema digestivo humano é extremamente complexo. Seria necessária uma rede microfluídica nas paredes intestinais para garantir a absorção e o transporte de nutrientes. Isso, por sua vez, precisaria ser conectado a um sistema de circulação sanguínea artificial, que o Vision atualmente parece não ter. E quanto aos sucos digestivos, ou receptores e sensores químicos e mecânicos, para que o Vision pudesse sentir fome? Também não está claro se um sistema digestivo artificial forneceria energia suficiente para as funções corporais básicas de Vision, sem falar em suas capacidades de super-herói.

Mesmo os componentes robóticos macios descritos acima são grandes demais para caber no corpo do Vision e precisariam ser miniaturizados. Portanto, embora tenhamos um plano plausível para que um dia possamos construir um sistema digestivo artificial totalmente funcional para a Visão, ainda não temos essa capacidade.

Ele está sempre com raiva, e isso pode levar a problemas cardíacos para o Hulk mais tarde na vida.
Prolongar / Ele está sempre com raiva, e isso pode levar a problemas cardíacos para o Hulk mais tarde na vida.

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Verificações de saúde de super-heróis

Em outubro, relatamos um estudo irônico dos riscos à saúde em exibição em todos os 25 filmes de James Bond: a saber, agentes infecciosos durante suas viagens pelo mundo, cobrindo tudo, desde patógenos transmitidos por alimentos a carrapatos e ácaros, ressacas e desidratação de todos aqueles martinis, parasitas e sexo inseguro. No mesmo espírito, um grupo de pesquisadores australianos decidiu examinar os benefícios e riscos para a saúde dos Vingadores. A suposição subjacente é que todos os super-heróis envelhecerão, com algumas exceções – como Thor, um deus nórdico real que viveu por milênios – e os fatores que influenciam se um ser humano comum permanecerá saudável com a idade também se aplicam a eles.

Naturalmente, isso exigia assistir a todos os 24 filmes da Marvel lançados entre 2008 e 2021, começando com o original Homem de Ferro e terminando com Viúva Negra. Cinco Vingadores específicos foram escolhidos para o estudo – Homem de Ferro, Hulk, Viúva Negra, Pantera Negra e Homem-Aranha – “porque eles são bem conhecidos, demonstram características notáveis, são razoavelmente diversos e são representativos da população mais ampla de super-heróis, no que diz respeito à idade, sexo, etnia e superpoderes “, escreveram os autores.

Do lado positivo, os super-heróis são conhecidos por se envolverem regularmente em atividades físicas extenuantes e exercícios, que são benéficos para o envelhecimento saudável. Outros atributos positivos incluem resiliência psicológica, senso de propósito, um “alto grau de coesão e conexão social” e uma “mentalidade positiva ou otimista”.

Apenas um dos cinco fuma ou bebe (Tony Stark / Homem de Ferro) e o Pantera Negra é vegetariano. A riqueza, inteligência e educação de Tony e T’Challa também são fatores benéficos. Os fatores que atuam contra nossos super-heróis são a exposição a ruídos altos (incluindo colisões e explosões interplanetárias), poluição do ar e ferimentos sofridos durante toda aquela extenuante atividade de combate ao crime.

Peter Parker / Homem-Aranha é o mais jovem dos cinco e, embora tenha ficado órfão em uma idade jovem, pode causar problemas físicos e emocionais, seu relacionamento estimulante com tia May e os modelos masculinos positivos que encontrou por meio dos Vingadores (especialmente Tony Stark ) mitigaria isso. Ele tem força de aranha, flexibilidade e agilidade, o que reduz o risco de cair na velhice. Mas ficar acordado a noite toda para lutar contra o crime no bairro significa que ele provavelmente não está dormindo o suficiente, o que pode ter impactos negativos à medida que envelhece.

O Homem-Aranha (Tom Holland), também conhecido como Peter Parker, tem habilidades relacionadas à aranha que devem ajudar no envelhecimento saudável.
Prolongar / O Homem-Aranha (Tom Holland), também conhecido como Peter Parker, tem habilidades relacionadas à aranha que devem ajudar no envelhecimento saudável.

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Natasha Romanoff / Viúva Negra foi abandonada quando criança e treinada como assassina e espiã. Uma infância cheia de abusos, negligência e conflitos constantes aumenta o risco de doenças físicas e mentais mais tarde na vida. Ela também foi esterilizada à força em uma idade jovem e, portanto, pode desenvolver osteoporose e doenças cardiovasculares, para não mencionar demência e depressão.

Quanto a Bruce Banner / Hulk – bem, ele já sofre de taquicardia (ou seja, uma frequência cardíaca de 200 batimentos por minuto) toda vez que fica tão furioso que se transforma no Big Green Guy, então ele é vulnerável a arritmias cardíacas. Isso aumenta o risco de derrame cerebral e demência – especialmente porque, como ele mesmo admitiu, “estou sempre zangado”.

Os autores também observam o alto índice de massa corporal (IMC) de Hulk, em torno de 120, o que o coloca na faixa de “obesidade”. (O IMC é definido como o peso em quilogramas dividido pelo quadrado da altura em metros.) Mas nos sentimos obrigados a salientar que o IMC é amplamente reconhecido como um métrica falha, imperfeita para avaliar os resultados de saúde futuros. E os músculos grandes e protuberantes que permitem que o Hulk SMASH com tanta eficácia não sejam a mesma coisa que carregar muito excesso de gordura.

DOI: Superhero Science + Technology, 2021. 10.24413 / SST.2021.2.5636 (Sobre DOIs).

DOI: BMJ, 2021. 10.1136 / bmj-2021-068001 (Sobre DOIs).


Source: Ars Technica by arstechnica.com.

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