Остановить кровотечение на поле боя: Новые подходы DARPA

Агентство по перспективным научно-исследовательским разработкам США министерства обороны США (DARPA) на протяжении практически всей своей истории в том или ином виде занималось в том числе и медицинскими проектами.

В апреле 2014 года в 56-ю годовщину создания агентства в DARPA объявили о появлении нового подразделения в своей структуре – отдела биологических технологий, под крышей которого были собраны до этого разрозненно работавшие биологи, инженеры, физики, неврологи и т.д. В 2016 году бюджет нового отдела составлял уже почти 300 миллионов долларов.

Часть проектов DARPA в области медицины и биологии носила и носит ярко выраженный футуристический характер, как например синтетическая биология, генная модификация солдат, регенерация тканей, создание искусственного глаза с характеристиками зрения животных, программирование микробов, изменение метаболизма человеческого организма, оптимизация ДНК, нейростимулирование, физиологическое и психологическое усовершенствование военнослужащих, магнитное управление клетками и так далее, но часть носит и более «приземленный» прагматичный характер.

Проекты последнего рода могут дать плоды в уже ближайшем будущем и выработанные технологии могут быть применены непосредственно в ходе военных конфликтов и на поле боя.

Например, в 2017 году DARPA запустило программу по пассивному сбору информации о состоянии здоровья и боеготовности военнослужащих. Идея заключается в том, что солдат не просят ничего делать дополнительно, а все данные собираются со смартфонов, гаджетов и прочих технических аппаратов, с которыми вступает в контакт человек. Это может быть и встроенный в телефон шагомер, и анализ тембра голоса во время звонка военнослужащего домой, и анализ того, как человек набирает на клавиатуре текст или номер, как ведет себя в интернете, как пользуется тачскрином. При этом солдаты могут и не знать, что все их действия анализируются, и на основании собранной информации делаются заключения о состоянии их физического и психического здоровья.

В январе 2018 года DARPA подали заявку в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) на одобрение прибора по очистке крови от патогенов, устойчивых к применению лекарств. Прибор, по сути фильтр крови, прошел доклинические испытания и, по заверениям исследователей, превосходит имеющиеся гражданские аналоги. Фильтр DARPA способен предотвращать заражение крови и работать по широкому спектру вирусов, токсинов, бактерий, провоспалительных цитокинов. В боевых условиях такой портативный фильтр может позволить избежать септического шока и спасти жизни военнослужащих. Разработки шли как минимум с 2013 года. Подразумевается, что через фильтр можно быстро пропустить всю кровь раненного человека.

Другая программа DARPA по автономной диагностике нацелена на быструю разработку и производство РНК-вакцин и доставку молекул РНК в иммунную систему человека. Мaтeриaл cooбщeствa «Unfаir Аdvаntаgе». Программа носит характер фундаментальных исследований. Еще одно направление – это компьютерное прогнозирование мутаций патогенов и разработка на основе прогноза новых вакцин. Третье – создание приборов и технологий, которые в полевых условиях могут позволить быстро взять образцы крови и других жидкостей раненого солдата, проанализировать их, выделить химические составляющие и сохранить образцы в подходящем виде для последующего уже лабораторного анализа.

Кровь – это особенно важная тема для военных, так как потеря крови становится одной из главных причин гибели военнослужащих после ранения.

Еще в 2010 году в DARPA испытывались химические вещества (гемостатические агенты), способствующие свертыванию крови. Предполагалось, что на их основании будет создан материал, который может быть введен в организм для локальной остановки или замедления кровотечения. С 2007 по 2011 год на эти исследования было выделено почти 100 миллионов долларов.

Громкие новости от DARPA по данной теме пришли в этом году. Агентство объявило о своей программе «Биостаз» (Biostasis). Речь идет об искусственном вызывании криптобиоза – обезвоживания тканей и замедления обмена веществ, что должно замедлить и кровотечение раненого военнослужащего. Идею подсказала природа, а именно – древесные лягушки и тихоходки.

Древесные лягушки, застигнутые морозом, могут «впадать в спячку» на длительное время, замедляя обмен веществ, а затем восстанавливать внутренние процессы при более благоприятных условиях.

Тихоходки (tardigrade), «водяные медведи», крошечные беспозвоночные размером в 0,1 - 1,5 мм, могут выживать при экстремальных высоких и низких температурах, при высоком давлении, радиации, в практически безвоздушном пространстве, обходиться длительное время без воды и пищи.

В DARPA хотят научиться искусственно моделировать переход в «замедленное состояние» и затем возвращение в норму без серьезных последствий для работы и функционирования организма. Агентство хочет начать экспериментировать сначала с антителами, затем с клетками, тканями и органами, с отдельными системами человеческого организма и, наконец, со всем организмом целиком. Проблема – одновременное гармоничное замедление всех процессов в организме.

Тристан Макклур-Бегли (Tristan McClure-Begley), глава программы «Биостаз», говорит: «На молекулярном уровне жизнь представляет собой набор непрерывных биохимических реакций, а определяющей характеристикой этих реакций является то, что они нуждаются в катализаторе. Эти катализаторы поступают в клетки в виде белков и крупных молекулярных машин, которые превращают химическую и кинетическую энергию в биологические процессы. Наша цель состоит в том, чтобы контролировать эти молекулярные машины и изящно замедлить всю систему, избежав неблагоприятных последствий, когда вмешательство будет завершено».

Замедление кровотечения даст больше времени для доставки раненых в оборудованные пункты медпомощи, оттянет начало необратимых процессов в организме, повысит выживаемость солдат.

Программа «Биостаз» рассчитана на пять лет, количество выделенных средств пока не уточняется, а о ее перспективах будут судить по результатам работы после этого срока. Девиз программы – «Замедлить жизнь, чтобы спасти жизнь».

Но не всегда даже в теории и в техно-будущем замедление метаболизма может помочь, если у солдата многочисленные или серьезные ранения. Тогда имеет смысл прибегнуть к другим более очевидным способам остановки кровотечения.

В конце прошлого года военные заговорили о гидрогеле «МеТро» (MeTrо), которым можно быстро закупоривать раны без швов и скоб. Высокоэластичный гель, созданный учеными Гарвардской медицинской школы и исследователями из Университета Сиднея в Австралии, сделан на основе человеческих тканей и белка. Материал уже испытали на крысах и свиньях. После нанесения на рану гель облучается в течение 60 секунд ультрафиолетовыми лучами и застывает, при этом не нарушая естественное движение кожи, не трескаясь и не разрываясь по краям раны, не пропуская воздух. В отличие от другой продукции такого рода, данный гель не является токсичным, не отторгается организмом, органично разлагается и растворяется в организме без последствий, помогает регенерации тканей, он эластичен и в то же время он очень вязкий и крепкий. То есть одновременно сочетает в себе целый ряд искомых качеств. Эластичность геля позволяет применять его на пульсирующих органах (сердце и легких), а разлагающийся со временем фермент позволяет устанавливать время работы геля: от нескольких часов и до месяцев. Гель скорее является хирургическим подспорьем при операциях и заживлении, но в боевых условиях он может оказать неоценимую помощь, быстро останавливая кровотечение.

Еще более простой способ сегодня используют в силовых структурах в Израиле. Во время атак террористов в 2016 году, в ходе которых один из израильских полицейских получил серьезное ножевое ранение в шею, подоспевший медик смог менее чем за минуту остановить сильное кровотечение с помощью бинта нового вида. Бинт, разработанный в Израиле, сделан из растительной целлюлозы, способен впитывать до 2500% своего веса, биологически активен 24-36 часов, растворяется в организме в течение недели. После соприкосновения с кровью бинт также превращается в гелеподобную субстанцию. Как пишет компания-производитель, получается «трехмерная матрица-ловушка для тромбоцитов… которая не влияет на их подвижность и активность… и способствует свертыванию крови». Сегодня этот довольно дорогой бинт ценой в 10 долларов продается в 32 страны, а среди покупателей – вооруженные силы ряда государств.

По данным министерства обороны США, до 84% всех потерь жизни военнослужащих на поле боя могли бы быть предотвращены, если бы вовремя остановили кровотечение.

Битва за наиболее эффективный метод остановки кровотечения, несомненно, будет продолжена.

Источник: m.vk.com

Комментарии: