درمان هوشمند زخم های پیچیده توسط دارپا

آسیب‌های که بر اثر انفجار، سوختگی و دیگر زخم‌ها، جنگجویان در حین اجراي مأموریت تجربه می‌کنند، در اغلب موارد، به پوست، استخوان و اعصاب آن‌ها صدمات شدیدی وارد می‌کنند. این آسیب‌ها، ممکن است چند ماه، یا چند سال باقی بمانند، یا حتی به طور کامل درمان نشوند. این فرآیند بهبود طولانی و محدود، به معنای تحمل درد و سختی زیاد برای بیماران و کاهش آمادگی ارتش است.

دارپا باور دارد كه پیشرفت‌های فعلی صورت گرفته را در حسگرهای بیولوژیکی، محرک‌ها و هوش مصنوعی می‌توان به منظور بهبود چشم‌گیر بازسازی بافت‌های آسیب‌دیده، با یکدیگر ادغام کرد. این سازمان، به منظور دستیابی به هدف یادشده، پروژه‌ «بیوالکترونیک برای بازسازی بافت‌ها» (BETR¹) را راه‌اندازی کرد. پژوهشگران در قالب این پروژه، ابزارهای بیوالکترونیکی را توسعه می‌دهند که از نزدیک، پیشرفت زخم و آسیب را دنبال کرده، سپس به بهبود روند درمان و بازسازی بافت، در زمان واقعی ياري می‌رساند.

پاول شیهان (Paul Sheehan)، مدیر برنامه پروژه یادشده، چشم‌انداز خود را از این طرح، نه تنها به عنوان «یک پزشک شخصی»، بلکه به مثابه درمانی پویا، انطباقی، دقیق و انسانی توصیف می‌کند که لحظه‌به‌لحظه با حالت زخم سازگار شده، بهترین معالجه را برای جنگجوی زخمی فراهم می‌آورد.

شیهان گفت:

زخم‌ها، محیطی زنده هستند. همزمان با تلاش سلول‌ها و بافت‌ها برای برقراری ارتباط و ترمیم، شرایط به سرعت تغییر می‌کند. طرح مذکور، در یک درمان ایده‌آل به دگرگونی حالت زخم واکنش نشان داده، به منظور بهبود سرعت بازیابی و درمان سریع در آن مداخله می‌کند. برای نمونه، ما پیش‌بینی می‌کنیم که کدام سلول‌ها باید جذب زخم شوند، یا چگونه سلول‌های بنیادین به بهبودی سریع کمک می‌کنند.

بسیاری از شیوه‌های درمانی سنتی و امروزی، ماهیتی غیرفعال دارند. در طول اقدامات طبي، پزشکان شرایط را برای بدن به گونه‌ای فراهم می‌کنند؛ تا زمانی که بافت‌ها ظرفیت احیا دارند، یا می‌توانند از طریق پیوند مستقیم بهبود يابند، به درمان خود بپردازند. بیشتر مردم، با این گونه فرآیندها -که شامل مواردی مانند درمان شکستگی استخوان و پیوند رباط، یا عضو سالم هستند- آشنایی دارند.

رویکرد غیرفعال، در بیشتر موارد به معنی درمانی کند و بهبودی ناقص است که اثرات زخم را باقی می‌گذارد. یا در بدترین حالت، هیچ بهبودی حاصل نمی‌شود. به طور خاص، آسیب‌های ایجادشده بر اثر انفجار، در برابر ترمیم مقاوم هستند و در 23 درصد موارد، به صورت کامل بهبود نمی‌یابند. به علاوه تحقیقات نشان می‌دهد كه تقریباً دوسوم نظامیان آسیب‌دیده، از رشد غیرطبیعی استخوان در بافت نرم خود رنج می‌برند. از این شرایط، با عنوان «Heterotopic ossification» یاد می‌شود که بسیار دردناک است، قدرت تحرک را در آینده محدود می‌کند. افراد نظامی، بسیار بیشتر از غیرنظامی‌ها، این شرایط را تجربه می‌کنند.

با وجود این که به تازگی آزمایش‌هایی با امید دستیابی به درمان سریع صورت گرفته است؛ بسیاری از این رویکردها، ماهیتی ایستا دارند. برای نمونه، تعدادی از باندهای هوشمند، به طور پوسته میدان مغناطیسی ضعیفی را به وجود آورده، دارو را به شکل محلی پخش می‌کنند. به همین ترتیب، بسته‌های هیدروژل یکپارچه شده با دارو، قابلیت كاربرد سلول‌های بنیادی دارند. این شیوه‌های جدید ممکن است باعث رشد بافت غیرقابل بازگشت شوند؛ اما چون با تغییر وضعیت زخم سازگار نیستند، تأثیر محدودی دارند.

مقام یادشده ادامه داد:

برای درک اهمیت درمان‌های سازگاری که به شرایط زخم پاسخ می‌دهند، پماد آنتی‌بیوتیک را در نظر بگیرید. مردم برای درمان بریدگی‌های کوچک، اگر در محل آن، آلودگی ایجاد شده باشد، از آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده می‌کنند. با وجود این، خشک‌ کردن کامل میکروب‌های محل می‌تواند زمان روند بهبود را کاهش دهد. بنابراین بدون وجود بازخورد، این درمان ممكن است نتیجه‌ عکس نیز داشته باشد.

فناوری‌های درمانی امروزی، شروع به بستن حلقه‌ میان سنجش و مداخله کرده‌اند. در این شیوه، علائمی مانند تغییر سطح PH، یا دما زیر نظر گرفته می شوند؛ اما تا به حال، این سیستم‌ها، به نظارت روی تغییرات صورت گرفته از سوی باکتری‌ها محدود بودند.

در مقابل، در برنامه بیوالکترونیک برای بازسازی بافت‌ها، از هر نوع سیگنالی شامل سیگنال نوری، بیولوژیکی و مکانیکی استفاده خواهد شد؛ تا بتوان روی فرآیندهای زیستی بدن، نظارت انجام داد. سپس شرایط، تحت کنترل در مي‌آيد و به بهبود بیمار سرعت می‌بخشد. به اين ترتيب، از ایجاد زخم در شکل‌های دیگر یا بهبودهای غیرطبیعی جلوگیری می‌گردد.

سازمان دارپا اعلام کرد:

بیوالکترونیک برای بازسازی بافت‌ها، پروژه‌ای 4 ساله خواهد بود.