DARPA entwickelt „intelligente Verbände“ zur frühzeitigen Infektionserkennung und Wundbehandlung
Die US-amerikanische Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hat das Forschungsprogramm „BioElectronics to Sense and Treat“ (BEST) ins Leben gerufen. Ziel ist die Entwicklung von bioelektronischen, intelligenten Verbänden, die Wundinfektionen frühzeitig erkennen, vorhersagen und behandeln können – noch bevor sie sich ausbreiten.
Laut DARPA sollen diese hochauflösenden Sensoren in Echtzeit kontinuierlich Wunden überwachen, indem sie mikrobielle Gemeinschaften und/oder biologische Signaturen des Wirts analysieren. Die gesammelten Daten helfen dabei, vorherzusagen, ob eine Wunde ohne Behandlung nicht heilen wird, eine Infektion diagnostizieren und gezielte Behandlungen einleiten. Dies soll durch ein automatisiertes Closed-Loop-System geschehen, das Infektionen verhindert oder bestehende Infektionen eliminiert.
Obwohl das Programm ursprünglich für Kampfwunden im militärischen Bereich entwickelt wurde, plant DARPA, die Technologie auch für den zivilen medizinischen Sektor nutzbar zu machen.
Schlüsseltechnologien des BEST-Programms
Damit das Projekt erfolgreich ist, müssen die Technologien:
- Anpassungsfähig an die unterschiedliche mikrobielle Zusammensetzung von Wunden sein
- Individuelle Unterschiede der Patienten berücksichtigen
- Kontinuierlich den Wundstatus aktualisieren, um rechtzeitig einzugreifen
- Nicht-antibiotische Behandlungen nutzen, um Resistenzen zu vermeiden
- Nicht in natürliche Heilungsprozesse eingreifen, wenn eine Wunde ohne Behandlung heilt
DARPA plant, die Sensor- und Behandlungstechnologie in ein kompaktes, energieeffizientes Gerät zu integrieren, das präzise Vorhersagen und gezielte Behandlungen ermöglicht. Dieses soll für alle Phasen der militärischen medizinischen Versorgung einsetzbar sein – einschließlich direkter Anwendung auf dem Schlachtfeld.
Fortschritte in der Forschung
Neben DARPA arbeiten bereits renommierte Institutionen wie Caltech, die Keck School of Medicine der USC und Stanford University an ähnlichen „intelligenten Verbänden“ oder „Cyber-Skin“. Diese sollen chronische Wunden überwachen und behandeln.
„Wir entwickeln eine neue Art von ‘Cyber-Haut’, die Wunden nicht nur heilt, sondern sie auch kontinuierlich überwacht“, erklärte Dr. David Armstrong von der Keck School of Medicine.
DARPA unterscheidet sich jedoch durch den Fokus auf schnelle Diagnose und Behandlung von Infektionen. Gerade in extremen Umgebungen, in denen medizinische Hilfe verzögert eintrifft, könnten diese Technologien lebensrettend sein.
Programmleitung und Hintergrund
Das BEST-Projekt wird von Dr. Leonard Tender geleitet, der seit Januar 2023 bei DARPA tätig ist. Zuvor war er führender Forscher am US Naval Research Laboratory und arbeitete an zahlreichen internationalen Projekten.
Er ist zudem aktueller Programmleiter des ebenfalls DARPA-gestützten „Bioelectronics for Tissue Regeneration“ (BETR)-Programms, das seit 2019 existiert. Während BETR sich auf die Regeneration von Haut, Muskeln und Nerven nach Explosionen oder Verbrennungen konzentriert, steht bei BEST die Vermeidung und Behandlung von Infektionen im Vordergrund.
Fazit
Das DARPA BEST-Programm könnte die Wundversorgung revolutionieren, indem es Infektionen frühzeitig erkennt, automatisch behandelt und Resistenzen gegen Antibiotika entgegenwirkt. Während die Forschung vorerst militärische Anwendungen priorisiert, könnten diese „intelligenten Verbände“ schon bald im zivilen Gesundheitssektor eingesetzt werden – ein Meilenstein für die Medizin der Zukunft.