DARPA發布「生物電子組織再生」項目

DARPA

2月6日，DARPA生物技術辦公室發布「生物電子組織再生」（BETR）項目，旨在開發可加速身體自然癒合，實現傷口更快恢復，減少併發症的生物電子技術，實現複雜傷口的智能治療。BETR項目為期4年，將於3月1日舉辦提議者日活動。

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項目背景

爆炸傷和燒傷等會對作戰人員的骨骼、皮膚和神經造成嚴重傷害，需要數月至數年恢復，且恢復結果並不理想。這種漫長且有限的癒合過程意味著作戰人員要遭受長期疼痛和生活困難，並且降低了部隊的軍事準備。

目前的醫療措施為身體提供條件和時間，在組織具備再生能力時自行癒合或接受移植並癒合。常用干預措施包括骨折固定、韌帶移植以及非再生組織的供體器官替換。但這些都是被動癒合，往往導致癒合緩慢、癒合不完全與疤痕或完全不癒合。研究表明，23%爆炸傷不能完全癒合，近2/3的軍事創傷由於異位骨化使得軟組織生長異常，極大限制患者的未來行動。

近期實驗性療法為傷口快速恢復帶來了希望，但性質上並無變化。如「智能繃帶」使用持續微弱電場或局部輸送藥物進行傷口恢復，或利用帶藥物的水凝膠支架吸收病人幹細胞，在脫細胞組織中接種病人供體細胞來避免免疫系統排斥。這些新方法能促進非再生組織的生長，但不能完全適應傷口的不斷變化，對傷口恢復的作用有限。DARPA認為，可以擴展和整合生物感測器、執行器和人工智慧技術的最新進展，應用于軍事醫學領域，顯著改善創傷組織再生。

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研究內容

近期的再生技術關注傷口感染後的pH水平或溫度變化等來觸發治療，但這些研究只是監測細菌引起的組織變化。DARPA計劃使用光學、生物化學、生物電子或機械信號來監測人體的生理過程，刺激生理過程使其受控，加速癒合或避免疤痕或其他異常癒合。BETR項目將開發一種閉環自適應系統，一是可以評估傷口狀態和跟蹤身體對干預措施反應的感測器；二是在空間和時間上能夠精確傳遞生化和生物物理信號並能影響癒合的生物執行器；三是開發數據處理、建模和確定干預措施的適應性學習方法。一旦研發成功，BETR系統將能更快地治癒頑固傷口，獲得無疤痕癒合或將異常癒合定向到更有益途徑。BETR技術將突破傳統傷口治療或新興技術。

傷口環境不斷變化，隨著細胞與組織的溝通和嘗試修復，病情迅速變化。理想治療方法應能夠感知、處理和應對傷口狀態的變化，並干預這些變化以加速傷口康復。例如可以干預組織的免疫反應調節，為傷口獲取必要的細胞或指導組織的幹細胞分化來加速傷口癒合。BETR是動態、適應性和精確的人體治療方法，能夠瞬間適應傷口狀態，為受傷作戰人員提供更強的恢復力。傷口的適應性療法非常重要，例如，抗生素治療傷口感染有效，但完全消滅天然微生物群會削弱癒合，對傷口狀態無反饋的抗生素治療可能並不奏效。

研發團隊將包括生物電子學、人工智慧、生物感測器、組織工程和細胞再生等專業人員。此外，DARPA鼓勵骨整合手術後癒合的解決建議，支持受傷士兵使用先進假肢。

來源：DARPA網站/圖片來自互聯網

軍事科學院軍事科學信息研究中心 薛曉芳

如需轉載請註明出處：「國防科技要聞」（ID：CDSTIC）

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