Encher soldados com chips eletrônicos: uma ideia da DARPA

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Anonim

A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) é conhecida por conduzir pesquisas científicas de alto nível no campo de tecnologias militares avançadas. No entanto, a Direcção está cada vez mais a centrar a sua atenção na área mais importante, mas por vezes subestimada - o apoio médico do pessoal.

O trabalho da DARPA no campo da medicina militar é realizado principalmente com a participação do último componente de sua estrutura geral - o Escritório de Tecnologias Biológicas (OMC). Como observou seu diretor Brad Ringeisen, "nosso escritório está trabalhando em uma ampla gama de tarefas que podem ser agrupadas em três grandes categorias." Em primeiro lugar, é a neurociência, por exemplo, o uso de sinais cerebrais para o funcionamento de próteses de membros. A segunda área é a engenharia genética ou biologia sintética. A terceira área de pesquisa concentra-se em tecnologias que podem superar as doenças infecciosas e é uma área de pesquisa prioritária para a DARPA.

Segundo o Coronel Mat Hepburn, chefe de vários programas da OMC, vários são os motivos que colocam a luta contra as doenças infecciosas em primeiro plano. Por exemplo, os militares dos EUA ou seus aliados podem ser enviados para ajudar uma região ou país afetado por uma pandemia específica, como o Ebola. “Somos uma força militar globalmente destacável e vamos enviar nosso povo às áreas que precisamos proteger contra doenças”.

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O desenvolvimento de tecnologias e tratamentos para prevenir surtos infecciosos também pode aumentar a segurança nacional. Por exemplo, as terapias desenvolvidas para os militares podem ser usadas para prevenir ou tratar grandes pandemias civis. No entanto, tudo isso também é verdade em níveis mais baixos, até um único indivíduo.

“Um exemplo simples, mas extremamente revelador, é a gripe em um navio”, explicou Hepburn. "O pessoal infectado é menos eficiente e isso pode afetar o desempenho de toda a tarefa." Como outro exemplo, Hepburn citou o perigo de um membro do grupo contrair malária ou dengue, “o que é bastante comum nos locais onde trabalhamos. É claro que isso poderia arruinar toda a missão se você não pensar sobre a evacuação médica e as precauções para essa pessoa."

Como Hepburn observou, existem duas categorias amplas quando se trata de lidar com doenças infecciosas. Em primeiro lugar, é o diagnóstico: saber se uma pessoa está doente ou não. Em segundo lugar, o que fazer se alguém estiver doente, ou seja, desenvolver um curso de tratamento ou contramedidas, como uma vacina.

No entanto, o foco principal da DARPA ainda é prever se uma pessoa de aparência saudável ficará doente. Além disso, o FDA quer saber não apenas a probabilidade de o paciente adoecer, mas também se ele é contagioso ou não. “Ele vai se tornar um distribuidor de infecção? Seremos capazes de suprimir um surto em uma comunidade específica?"

Hepburn também falou sobre o programa Prometheus. De acordo com a DARPA, seu objetivo é buscar “um conjunto de sinais biológicos em uma pessoa recém-infectada que possam indicar em 24 horas se aquela pessoa vai se infectar”, permitindo o tratamento precoce e ações de prevenção da transmissão da doença a outras pessoas.

O programa Prometheus atualmente se concentra em doenças respiratórias agudas, que são selecionadas para prova de conceito, embora a tecnologia possa ser aplicável a outras doenças infecciosas.

“Digamos que temos 10 pessoas infectadas, poderíamos testá-las e dizer que essas três pessoas serão as mais infecciosas e se tornarão portadoras da doença. Em seguida, trataremos essas pessoas para evitar a propagação da infecção”, explicou Hepburn.

O projeto Prometheus visa criar "biomarcadores" que mostram a suscetibilidade de uma pessoa a doenças e seu nível potencial de infecciosidade. “Esses marcadores são difíceis de criar”, disse Hepburn. “Outro desafio é ler esses marcadores no campo e no ponto de atendimento. Pode ser necessário desenvolver um dispositivo alimentado por bateria que faça o trabalho."

“Acho que seu uso militar é bastante óbvio”, continuou Hepburn. - Imagine um quartel ou um navio ou um submarino. A capacidade de identificar quem vai ficar doente e impedir um surto nessas condições restritas seria extremamente benéfica para nossos militares.”

Na área de prevenção, a DARPA faz um ótimo trabalho na prevenção de doenças. A ênfase principal está no desenvolvimento das chamadas soluções "quase imediatas" para neutralizar um surto infeccioso que funcionará muito mais rápido do que a vacina tradicional.

“Se eu lhe der a vacina, podem ser necessárias duas ou três doses em seis meses antes de você atingir o nível de imunidade de que precisa”, disse Hepburn.

Nesse sentido, a DARPA começou a trabalhar em um novo programa denominado Pandemic Prevention Platform (Pandemic Prevention Platform), que visa desenvolver uma solução “quase imediata” que pode complementar as vacinas. A vacina atua forçando o corpo a produzir anticorpos e, se eles circularem no sangue em quantidades suficientes, a pessoa estará protegida contra uma doença infecciosa específica. A DARPA pretende acelerar drasticamente esse processo por meio da implementação do programa P3.

“E se pudéssemos apenas fornecer anticorpos que combatem a infecção ou protegem você? Na verdade, se uma pessoa pudesse simplesmente injetar os anticorpos certos, ela seria imediatamente protegida, observou Hepburn. “O problema é que leva meses e anos para obter o suficiente desses anticorpos em uma fábrica. Este é um processo complexo e caro."

Em vez do processo tradicional de fazer anticorpos e injetá-los na veia humana, a DARPA está trabalhando para criar uma injeção injetável que contém DNA e RNA para os anticorpos, de modo que o corpo possa criar os anticorpos necessários por conta própria. Quando o código genético é injetado no corpo, "em 72 horas você já terá anticorpos suficientes para protegê-lo". Hepburn acredita que isso pode ser alcançado em quatro anos, ao final do programa P3.

Ringeisen está liderando outro programa de prevenção, Sistemas Microfisiológicos ou Órgãos em um Chip, que criará modelos artificiais de vários sistemas no corpo humano em chips ou chips de jato de tinta. Eles podem ser usados de várias maneiras, como testar vacinas ou administrar um patógeno biológico. O objetivo é ambicioso - simular os processos do corpo humano em um ambiente de laboratório.

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“O significado disso é enorme”, acrescentou Ringeisen. "Você pode testar literalmente milhares de candidatos a medicamentos quanto à eficácia e toxicidade, sem os atuais processos pesados e caros."

O modelo de desenvolvimento atual envolve vários processos muito caros, incluindo testes em animais e clínicos. Os estudos em animais são muito caros e nem sempre refletem com precisão os efeitos de uma droga ou vacina no corpo humano. Os ensaios clínicos são ainda mais caros e a grande maioria dos testes falham.

“É ainda mais difícil com o trabalho do Departamento de Defesa, já que muitas das medidas médicas de proteção de que ele precisa são destinadas a combater agentes biológicos e químicos”, acrescentou. "Você não pode pegar um grupo de pessoas e testá-las para antraz ou ebola."

A tecnologia Organs on a Chip está revolucionando o desenvolvimento de medicamentos para as comunidades militares e civis. O projeto, liderado por equipes da Harvard University e do MIT, está atualmente em fase de conclusão.

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Ringeisen também destacou o programa Elect-Rx (Prescrições Elétricas), que visa desenvolver tecnologias que possam estimular artificialmente o sistema nervoso periférico usando sua capacidade de se curar de forma rápida e eficaz.

“Isso vai melhorar o sistema imunológico, dar ao corpo mais resistência a infecções ou doenças inflamatórias”, explicou Ringeisen.

Hepburn acredita que, no futuro, a medicina militar será capaz de "prever a doença muito melhor nos estágios iniciais, e então tudo o que resta é tomar as medidas adequadas em uma instituição especializada".

“Tudo é como a manutenção preventiva do seu carro. O sensor nele sinaliza, por exemplo, que o motor pode quebrar ou que você precisa abastecer com óleo. Queremos fazer o mesmo com o corpo humano."

No corpo, esses sensores podem ser combinados com outras tecnologias para iniciar automaticamente a ação necessária, como monitorar o nível de glicose de um paciente diabético. “Ainda não o alcançamos, mas em 10 anos isso se tornará uma realidade comum.”

A medicina militar - especialmente com foco em terapias e medidas preventivas - pode fornecer benefícios reais em uma série de outras áreas. É claro que a prioridade é garantir que o pessoal esteja protegido contra infecções, mas prevenir esses surtos em maior escala, como lidar com pandemias, também tem um impacto direto no nível de segurança. Como consequência, a medicina militar deve atender às necessidades não apenas do soldado individualmente, não apenas das Forças Armadas, mas da sociedade como um todo.

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