Acht tech-termen voor het nieuwe jaar /reageer

Komend jaar al hoopt Direct Carbon Technology uit Californië een 10 kilowatt prototype te hebben draaien, op biomassa. Het bedrijf Contained Energy uit Ohio gaat de techniek gebruiken voor kleine lampen. Het uiteindelijke doel is om genoeg modulaire brandstofcellen te maken zodat ze kunnen worden gestapeld om zo kleinschalige energiecentrales te vormen of om schonere capaciteit te geven aan bestaande centrales.

3. DNA Origami.

Wetenschappers van Caltech hebben al jaren DNAsliertjes zitten vouwen tot leuke vormpjes. Afgelopen zomer lukte het om er een soort ultrakleine minicomputers van te maken. Een samenwerking met IBM was snel opgezet en nu vouwen de wetesnschappers DNA in driehoekjes langs de siliconenschijfjes van microchips. Stukjes DNA kunnen als ankerpunten fungeren om de kleine componenten op computerchip te plaatsen. De ankerpunten kunnen minimaal 6 nanometer van elkaar geplaatst worden en dat is een enorme verbetering op de huidige marge van 45 nanometer.

electrisch circuit met DNAdriehoekjes

DNA origami werkt volgens het principe dat elk eiwit in een enkele DNA-streng zijn tegenpool/partner aantrekt en zich ermee verbindt tot de dubbele helix die we zo goed kennen. Door de ene partner nu op vaste plek te verankeren, beïnvloedt je waar de andere partner vast komt te zitten.
Er hoeven maar enkele eiwitten te worden verankerd. Zij trekken de hele streng DNA in de gewenste vorm. Het resultaat is zichtbaar met een atoomkrachtmicroscoop of door te werken met fluorescerende materialen.

4. een Piëzo-elektrisch display.

Het piëzo-elektrisch effect houdt in dat kristallen van bepaalde materialen onder invloed van fysieke druk (bijvoorbeeld buiging) een elektrische spanning produceren en vice versa: ze vervormen als er een elektrische spanning op wordt gezet. Door dat principe te gebruiken in electronica ontstaan er beeldschermen die van vorm en oppervlak kunnen veranderen. Dit jaar op de consumentenmarkt: Blackberry 2 Storm met een scherm dat verhardt als het uit staat en een zacht touchscreen wordt als het aanstaat.

Nu al te koop bij tuincentra: waterfeatures met rustgevende mist eromheen waarbij een piëzo-speakertje zo hard trilt (2 megaherz) dat de watermoleculen verdampen. Ook handig in luchtbevochtigers, luidsprekers en inkjetprinterkoppen.

5. Osseointegratie.

een osseo-duimEen kunstbeen dat een echt verlengstuk wordt van jezelf, dat is wat osseointegratie inhoudt. Het kunstgedeelte groeit vast aan het eigen bot, dit omdat botcellen zich hechten aan titanium in plaats van het afstoten. Een externe bout eraan en je kunt er aan vastmaken wat je wilt. Veel sneller dan het bevestigen van een losse prothese: een sok om je beenstomp, daar een koker omheen vastgezet met gespen en banden. Dat neemt 20 minuten in plaats van de 20 seconden die nodig zijn om een prothese aan je osseogeïntegreerde verbindingsstuk te klikken.

Iemand met een losse prothese verbruikt bovendien 80% meer energie om te lopen dan iemand met zijn eigen benen intact of iemand met een osseogeïntegreerde prothese. Uitzonderingen zijn de paralympiërs Oscar Pistorius en Annette Roozen die aangespprotheses hebben daaraan verende koolstofflappen welke 50% meer energie teruggeven dan een gewone menselijke voet.
deze losse prothese is nog een hulpstukHadden ze osseogeïntegreerde protheses gehad dan was het contact zo direct dat ze zelfs de grond zouden kunnen voelen, via de zenuwen in het bot. Maar of ze dan nog hadden mogen meedoen aan de spelen is de vraag. Wanneer is een hulpstuk geen hulpstuk meer maar een verbetering?

deze osseo-duim meer een uitbreidingDe techniek om bot aan titanium vast te laten groeien wordt al enkele jaren succesvol toegepast in kleine prostheses in de mond of in het gezicht. Nu is ze klaar om uitgevoerd te worden op grotere protheses. De eerste proeven zijn al 20 jaar geleden gedaan bij mensen. Zo’n 100 mensen hebben een dergelijke prothese gekregen waarvan er nu nog 90 mee rondlopen. De andere 10 kregen problemen waardoor een nog hogere amputatie nodig was.

De uitdaging zit hem erin goed bot te vinden en dat te stimuleren zich goed te hechten. Er moet geen ruimte zijn voor ‘wildgroei’, bot en titanium moeten nauw aansluiten. Het oppervlak van het implantaat wordt voorzien van ‘micro-ruwheid’ om de botvormende cellen zich makkelijker te laten hechten. Tijdens de operatie draait de boorkop langzaam en wordt goed gekoeld want het bot verhit snel en boven de 42 graden celsius sterven botcellen en groeien ze niet vast.
Complicaties en infecties zijn bekende risico’s bij deze techniek die vooral bij de grotere osseointegraties ook grotere consequenties hebben. Daarom gaat de voortgang voorzichtig. Maar de druk is groot vooral nu in Amerika veel soldaten gewond terugkeren van overzees en een ledemaat hebben moeten laten amputeren.

Cassidy en zijn kunstpootHet onderzoek naar de grotere osseo-implantaten gebeurd vooral met honden. In 2008 heeft de herdershond Cassidy een osseo-onderbeen ingeplant gekregen van de dierenartsen aan de North Carolina State University. In 2010 willen ze daar 6 andere honden met geamputeerde poten van prosteses voorzien. En ook een ocelot van de North Carolina Zoo.