13.02.2023

Wenn Gehirne kommunizieren und Organe aus dem 3D-Drucker kommen

Wenn Gehirne miteinander kommunizieren, befinden wir uns nicht im neuesten Marvel-Film, sondern in der Innovation Map der WKÖ. Wie neumoderne Technologien die menschliche Fortentwicklung beeinflussen könnten? Die Innovation Map verrät mehr dazu.
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Wie wir dank neuer Technologien in Zukunft leben werden? Die Innovation Map der WKÖ verrät mehr zu Organen aus dem 3D-Drucker & Co. (c) Wirtschaftskammer Österreich
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Stellt euch vor, ihr könnt eure Erinnerungen auf Knopfdruck speichern. Oder noch besser: Ganz geheim von Gehirn zu Gehirn kommunizieren. Oder: Durch Mixed-Reality-Kontaktlinsen blinzeln und künstliche Organe ausdrucken.

Technologien dieser Art könnten bald Teil unseres Alltags werden. Wie die Zukunft der menschlichen Fortentwicklung aussehen könnte, zeigt die Innovation Map der Wirtschaftskammer Österreich (WKÖ). Hier unter der Lupe: Zukunftsweisende Technologien rund um Mixed-Reality-Kontaktlinsen, digitale Erinnerungsspeicher & Co.

Wird der Mensch durch Technologien unsterblich?

Bei der menschlichen Fortentwicklung geht es um viel mehr als um die generationenübergreifende Veränderung vererbbarer Merkmale. Laut der Innovation Map der WKÖ werden Technologien in Zukunft das Potenzial der synthetischen Biologie mit Visionen von fortschrittlichen Lösungen verbinden. Die Folge: Natürliche Organismen, wie sie bisher existiert haben, könnten sich maßgeblich ändern.

Bereits im Jahr 2035 könnte sich das Konzept der Menschheit verändern und die globale Gesellschaft dazu bewegen, in bisher unerreichte Grenzbereiche des Lebens vorzustoßen. Konkret heißt dies: Das Altern und Leben wird neu definiert und Lebloses wird zum Leben erweckt.

In diesem Artikel tauchen wir in neuartige Sphären der Bio- und Nanotechnologie sowie der Materialwissenschaft und Robotik ein und nehmen vier Technologien der “Menschlichen Fortentwicklung” unter die Lupe:

#1 Auf Knopfdruck menschliche Erinnerungen digital abspeichern

Wer kennt es? An manchen schönen Momenten würde man gerne ewig festhalten. Dies sei sogar bald möglich, wie die innovativen Köpfe der Innovation Map skizzieren. Mithilfe einer Nanokamera könnte schon bald das Leben einer Person in Form von “Live-Cloud” Erinnerungen abgespeichert werden. Die Kamera sei dabei an den Augapfel gekoppelt und zeichne alles auf, was der oder die Nutzer:in sieht. Die Aufzeichnungen würden folglich an einen Cloud-Speicherdienst gesendet und archiviert werden.

Menschliche Erinnerungen könnten bald digital verewigt werden.

Der intelligente Speicher könnte die abgelegten Erinnerungen sofort identifizieren, Kategorien zuweisen und Archive erstellen. Die Folge: Berechtigte Archiv-Nutzer:innen könnten ihre Gedanken besser verstehen, analysieren und wieder abrufen. Dies könnte vor allem in der Psychotherapie Verwendung finden: Gespeicherte Erinnerungen könnten bei der Bewältigung traumatischer Situationen oder verzerrter Selbstbilder helfen.

Meilenstein in der Demenz- und Alzheimer-Therapie

Ein weiterer Pluspunkt der Erinnerungsspeicher: Der gezielte Einsatz zur Demenz- und Alzheimer-Behandlung. Denn die DNA-Datenspeicherung könne Erinnerungen auch bei Gedächtnisverlust der Patient:innen abrufbar machen. Schätzungen des Sozialministeriums zufolge könnte damit die Therapie von rund 130.000 Demenz- oder Alzheimer-betroffenen Österreicher:innen erleichtert werden.

#2 Das Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikationsgerät

In einer Runde ohne Worte zu kommunizieren, war bislang lediglich mittels Gestik und Mimik möglich. Zukunftsvisionär:innen sind sich nun sicher: Bald könnte soziale Interaktion von Gehirn zu Gehirn funktionieren. Ein spezielles Kommunikationsgerät könnte Gedanken durch eine nicht-invasive Erkennung von Gehirnsignalen mittels Elektroden und Elektroenzephalographien (EEG) übertragen. Kommunizieren können dabei nicht nur zwei, sondern gleich mehrere Gehirne.

Bald sei Kommunikation auch ohne Gestik und Mimik möglich.

Wie das geht? Proband:innen werden Elektroden auf der Kopfhaut angebracht, die eine Verbindung zum Gehirn herstellen. Die Gehirnzellen werden durch das Magnetfeld des Gerätes aktiviert. Anschließend soll ein Computer Informationen zwischen den teilnehmenden Gesprächs- (oder Gehirn-) Partner:innen übertragen.

Revolution in der Medizin: Sprachfähigkeit nach Unfällen wieder herstellen

Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation kann vor allem im Gesundheits- und Medizinbereich revolutionäre Fortschritte bringen: So könnte man die Sprachfähigkeit von Patient:innen mit Lernschwierigkeiten oder Behinderungen nach Un- oder Schlaganfällen wieder herstellen, indem man das Gehirn der Patient:in mit den Sprachregionen des Gehirns einer gesunden Person synchronisiert.

#3 Die Mixed-Reality-Kontaktlinsen

Virtual-Reality-Brillen waren gestern, die Zukunft wartet mit Mixed-Reality-Kontaktlinsen auf uns. Schon bald könnten Linsen Augmented-, Mixed- und Virtual-Reality-Inhalte abspielen. Eine spezielle Mikroelektronik in der Mitte der Linsen könnte Inhalte dabei direkt auf der Netzhaut anzeigen.

Virtual-Reality-Brillen waren gestern, die Zukunft wartet mit Mixed-Reality-Kontaktlinsen.

Mixed-Reality-Linsen können damit den Alltag von Brillen- und Linsenträger:innen erleichtern, denn das Abspielen realitätsnaher Inhalte soll auch mit geschlossenen Augen möglich sein. Die winzigen, integrierten Batterien würden sich nachts kabellos im Reinigungsgehäuse aufladen.

Entertainment und Sehbehelfe im Alltag

Auf welche Neuerungen sich zukünftige Linsenträger:innen nun freuen können? Die Mixed-Reality-Linsen können die Spieleindustrie bereichern, Medizin-, Luft- und Raumfahrt revolutionieren sowie in Produktion, Verteidigung und Fahrzeugmanagement eingesetzt werden. Außerdem könnten die Linsen Farben und Lichter auf die Iris sehbehinderter Menschen projizieren und sie damit vor potentiellen Hindernissen oder Gefahrenquellen warnen.

#4 Künstliche Organe aus dem 3D-Drucker

Last, but definitely not least: Künstliche Organe frisch aus dem 3D-Drucker. Mithilfe spezieller Drucktechniken sowie der Anzucht im Labor könnten künstliche Organe ihr natürliches Gegenstück bald ersetzen. Damit würden lange Wartezeiten auf Spenderorgane umgangen und die Heilungschancen und Lebensqualität von Menschen mit ausgefallenen Organen erhöht werden. Auch das Testen neuer Medikamente ließe sich damit erleichtern.

Organe aus dem 3D-Drucker könnten den Medizin- und Gesundheitssektor revolutionieren.

Zur 3D-Produktion künstlicher Organe sind patient:innen-eigene Stammzellen notwendig, die in industriellem Maßstab skaliert werden. Diese können auch jene Organe ersetzen, die mit alternativen Behandlungsmethoden nicht mehr heilbar sind. Sprich: Künstliche Nieren, Lungen oder Bauchspeicheldrüsen können die Genesungschancen erkrankter Personen deutlich erhöhen.

Motivierender Optimismus erfordert aber gerade in diesem Feld gesunden Realismus: Denn das Forschungsfeld rund um künstliche Organe und Stammzellenproduktion bleibt herausfordernd. Besondere Aufmerksamkeit muss hier der Kombination mechanischer Komponenten mit künstlichem Gewebe gewidmet werden. Zukunftsforschende sind sich dennoch einig: Die Weiterentwicklung von Stammzellen- und 3D-Druck wird die Einsatzfähigkeit künstlicher Organe schon bald verbessern.

Maschinen helfen Menschen: Was die Zukunft noch bereit hält

Neben Gehirn-Kommunikation, Mixed-Reality-Kontaktlinsen und künstlichen Organen warten noch viele weitere Technologien auf dich: Warum Gehirne bald minimal-invasiv injiziert werden und wie automatisierte Stammzellenfabriken ablaufen, verrät dir die Innovation Map der WKÖ.

Die interaktive Map umfasst insgesamt 105 Technologien, aufgeteilt in fünf Erfahrungen, die nach ihrem Technology Readiness Level von ihrer Vision bis zu ihrem konkreten Produkt eingeordnet, Nachhaltigkeitszielen zugeordnet und mit Forschungsergebnissen und Hintergrundinformationen belegt wurden. Die Innovation Map wurde von internationalen Forschungseinrichtungen und Universitäten wie Stanford, dem Imperial College London und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT), aber auch von österreichischen Universitäten wie der Uni Innsbruck validiert.

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Livin Farms-Gründerin Katharina Unger | (c) Paris Tsitsos / Livin Farms
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Insekten als Proteinquelle – womit sich viele Menschen in ihrer Ernährung (noch) nicht anfreunden können, ist im Bereich Tierfutter ein aufstrebender Markt. Die Vorteile lassen sich gut darlegen, wie es vom Wiener Startup Livin Farms heißt: Protein aus Insekten spare demnach 92 Prozent der Emissionen ein, die etwa zur Produktion von Sojaprotein anfallen. Und für jede Tonne Insektenmehl, die anstelle von Fischmehl in der Tierfütterung (etwa in der Geflügel- und Schweinezucht) eingesetzt werde, würden fünf Tonnen Fisch im Ozean verschont.

Larven als Protein- und Fett-Quelle sowie Düngemittel-Rohstoff

Livin Farms rund um Katharina Unger beschäftigt sich bereits mehr als ein Jahrzehnt mit der Erforschung der optimalen Produktionsprozesse der schwarzen Soldatenfliegenlarve – brutkasten berichtete mehrmals, etwa über eine Sechs-Millionen-Euro-Finanzierungsrunde 2022. Der Fokus liegt dabei nicht nur auf Larven als Protein-, sondern auch als Fett-Quelle und Düngemittel-Rohstoff. Nun verkündet das Startup einen großen Expansionsschritt: Neben der eigenen Produktionsanlage in Wien Simmering betreue man mittlerweile eine Reihe von Kundenprojekten in Spanien, Österreich, Belgien und Deutschland.

Larven der schwarzen Soldatenfliege aus der Living Farms-Produktion | (c) Paris Tsitsos / Livin Farms
Larven der schwarzen Soldatenfliege aus der Living Farms-Produktion | (c) Paris Tsitsos / Livin Farms

Unger: “Das Livin Farms Team ist aktuell von einer Baustelle zur anderen in ganz Europa im Einsatz”

“Das Livin Farms Team ist aktuell von einer Baustelle zur anderen in ganz Europa im Einsatz. Mit unseren derzeit in Bau befindlichen Insektenmastanlagen werden unsere Kund:innen 2025 bis zu 100.000 Tonnen organisches Material pro Jahr, großteils Nebenprodukte aus Lebens- und Futtermittelindustrie zu Proteinen, Fett und Dünger verwandeln”, sagt Gründerin und Geschäftsführerin Katharina Unger. Die Anlagen seien modular skalierbar, teil- oder auch vollautomatisiert und robotisiert.

Stark automatisierter Prozess

Kern der Livin Farms-Technologie ist die selbst entwickelte, patentierte und vom Unternehmen gebaute “Tray Handling Robotik Linie”, die die Handhabung von Vormast- und Mast der Insektenlarven übernimmt. “Dieses System entleert die Produktionseinheiten (“Trays”) effizient,
befördert das zu erntende Material weiter für die Trennung, dosiert Futter, dosiert die Babylarven
(“Seedlings”) robotisch und präzise und befördert Trays zum Waschen – wodurch die manuelle Arbeit minimiert und die Hygiene optimiert wird”, heißt es vom Startup.

Modulare Anlage kann leicht erweitert werden

Durch die Standardisierung und Automatisierung der Arbeitsprozesse, und das von Livin Farms dabei weitergegebene biologischen Know-How ermögliche das System Kund:innen, sofort mit der Produktion von Insektenlarven zu starten, ohne eigene Entwicklungszeit auf sich zu nehmen. Das modulare System eigne sich dabei sowohl für kleine oder mittelgroße landwirtschaftliche Betriebe als auch für große Konzerne. “Das System kann in unterschiedlichen Bauhöhen und Automatisierungsstufen umgesetzt werden und wird bisher meist so geplant, dass bereits eine Skalierung am Standort absehbar und rasch durchführbar ist”, heißt es vom Unternehmen weiter. Unternehmen könnten mit einem kompakten Aufbau starten und diesen im Fall von erhöhten Produktionsanforderungen durch Hinzufügen von Modulen einfach erweitern.

Die Livin Farms-Produktionsanlagen sind weitgehend automatisiert | (c) Aurelian Böhler / Livin Farms
Die Livin Farms-Produktionsanlagen sind weitgehend automatisiert | (c) Aurelian Böhler / Livin Farms

Eigene Livin Farms-Anlage in Simmering dient mehreren Zwecken

Auf nicht weniger als 2.500 Quadratmetern betreibt Livin Farms auch eine eigene Anlage in Wien Simmering. Diese fungiert als Demonstrations-, Test und Reproduktionsanlage. Durch die “echten operativen Erfahrungen mit der Anlagentechnik” dort soll der Prozess auch für Kund:innen weiter optimiert werden. Zudem werden in der Anlage kundenspezifische und kostenoptimierte Futterrezepte entwickelt, “die auf die verfügbaren Rohstoffe des Kunden sowie die gewünschten Spezifikationen der Endprodukte (Proteinpulver, Fett und Dünger) eingehen”.

“Fidele und fresshungrige” Larven

Und drittens werden vor Ort Millionen an Fliegen in von Livin Farms entwickelten vollautomatisierten Fliegenkäfigen gezüchtet, die für die Produktion der Babylarven zuständig sind. “Unsere Seedlings schlüpfen aus automatisiert geernteten Eiern aus unseren ersten vollautomatisierten Fliegenkäfigen der Welt. Sie sind wohl auch die längsten Käfige der Welt, mit ca. 30 Metern Länge. Seedlings sind quasi die ‘Kapseln’ in unserem industriellen System für Insekten. Sie werden bei uns vor Ort produziert, grammgenau dosiert, in spezielle Verpackungen verpackt und an unsere Kundenstandorte geschickt, wo sie robotisch eindosiert werden”, erklärt Unger. “Pro Packungseinheit befinden sich, in nur wenigen Gramm, ca. eine halbe Million Tiere, die fidel und fresshungrig nach dem Transport bei unseren Kund:innen auf organisches Material, also Futter gesetzt werden.”

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