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BETR项目背景 战士经受的爆炸伤、烧伤和其他创伤经常会对其骨骼、皮肤和神经造成灾难性的伤害，最严重的伤害需要数月至数年的恢复，并且愈后往往会导致不完美的结果。这种漫长而有限的治愈过程意味着患者必须承受长期疼痛和困难，以及军队战备能力下降。然而，美国国防高级研究计划局（DARPA）认为，生物传感器、执行器和人工智能技术的最新进展可以扩展和集成应用到军事医学领域，以显着改善创伤组织再生。为实现这一目标，DAARPA发起了新的生物电子组织再生（Bioelectronics for Tissue Regeneration，BETR）项目，要求研究人员开发生物电子技术，密切监测伤口的发展，然后实时刺激愈合过程，以优化组织修复和再生。 BETR项目内容 DARPA生物技术办公室（BTO）负责BETR项目的经理Paul Sheehan表示，他对这项技术的愿景是“不仅仅是个性化医疗，而是动态、适应性和精确的人体治疗”，而是能够随时适应伤口状态，为受伤的作战人员提供更大的恢复力。 “伤口是动态的环境，随着细胞和组织的关联和尝试修复，健康状况迅速变化，”Sheehan介绍说，“理想的治疗方法可以感知、处理和应对伤口状态的这些变化，并进行干预以纠正和加速康复。例如，我们期待干预可以调节免疫反应，为伤口召集必要的细胞类型，或指导干细胞如何分化以加速愈合。“ 预期的BETR技术将代表在传统创伤治疗上，甚至是在其他新兴技术的急剧突破以促进康复，而这些领域的其中大部分在传统上是消极、被动的（即所谓的自然愈合）。 在目前的医疗实践中，医生为病患身体提供了条件和时间，使其在组织具有再生能力时自愈，或者在直接移植身体组织周围接受和修复。大多数人都熟悉干预措施，包括用于稳定骨折处的石膏，或从捐献者那里移植健康的韧带或器官来替换不可再生的组织。 这些传统的被动治疗方法通常的结果是愈合缓慢、疤痕形成及不完全愈合，或者在一些极端的情况下，根本无法愈合。实践表明，特别是爆炸创伤似乎会扰乱愈合过程，导致其中23％的病患伤口不会完全闭合。此外，研究表明，近三分之二的军事创伤病例（远高于平民创伤的病例）里的这些患者的软组织由于一种称为异位骨化的疾病而出现异常骨生长，这种痛苦的经历会极大地限制其后续的活动能力。 尽管最近的实验性治疗为加速康复提供了一些希望，但这些新方法中的主体仍然是静态的（即被动等待组织复原）。例如，一些“智能”绷带发出连续的弱电场或局部输送药物；加入药物的水凝胶支架可以召集干细胞，而用来自患者的供体细胞重新接种的脱细胞组织有助于避免宿主免疫系统的排斥。这些较新的方法确实可以促进非再生组织的生长，但由于它们不适应伤口的动态变化，因此它们的影响是有限的。 “要了解对伤口状态做出反应的适应性治疗的重要性，请考虑下抗生素软膏的情况，”Sheehan解释说，“人们使用抗生素治疗简单的伤口，如果伤口被感染，他们会有所帮助。然而，完全消灭天然微生物群会削弱愈合。因此，如果没有反馈，抗生素可能会适得其反。“ 最近的技术已经开始关闭传感和干预之间的循环，寻找感染的迹象，如改变酸碱度或温度来触发治疗。然而，迄今为止，这些系统仅限于监测细菌引起的变化。对于BETR项目，DARPA打算使用任何可用的信号，无论是光学的、生物化学的、生物电子的还是机械的，直接监测身体的生理过程，然后刺激它们使其受到控制，从而加速创口愈合或避免疤痕形成或其他形式的异常愈合。 BETR项目研制安排 通过为期四年的BETR项目，DARPA希望研究人员演示验证一种闭环自适应系统，其中包括用于评估伤口状态和跟踪身体对干预措施的复杂反应的传感器；在空间和时间上精确传输适当生化和生物物理信号以影响愈合的生物执行器；处理数据、建立模型和确定干预措施的自适应学习方法。为了取得成功，BETR系统必须能够更快地治愈顽固性伤口、获得更好的无疤痕愈合、将异常愈合的伤口重新定向到更有益的途径。 如BETR项目想获得成功，DARPA预计团队将包括生物电子学、人工智能、生物传感器、组织工程和细胞再生方面的专业技术研究人员。此外，DARPA鼓励提出解决骨整合手术后愈合问题的建议——这通常是保证受伤士兵使用先进假肢的必要条件。 DARPA将于3月1日举办BETR项目提案者日活动，向有兴趣提交资助申请提案的研究人员提供更多信息。即将在联邦商业机会网站发布项目广泛代理公告，其中将包含该项目的全部细节。 |
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