生物醫學領域十大進展
一、美軍資助加州大學進行基於腦電波的無聲交流研究
2020年11月，在美國陸軍研究辦公室項目的資助下，美國加州大學的研究人員成功從大腦信號中分離出影響動作和行為的信號。該研究的目標是實現計算機和大腦之間真正的雙向信號傳輸，基於對士兵腦神經信號的解碼和讀取，並利用複雜的數學算法，使機器向士兵大腦傳遞反饋信號，使機器得以在危害情況發生前，對士兵的行為進行校正，進而保護作戰人員健康。在該研究基礎上，有望實現士兵在戰場上通過計算機進行無聲交流。
二、美軍利用可穿戴傳感器數據和人工智慧進行新冠肺炎遠程監測
三、DARPA疾病大流行預防平台項目研發的人類抗體獲FDA緊急使用授權
四、DARPA生物電子組織再生項目研發再生電子補丁促進組織再生
DARPA生物電子組織再生項目旨在開發可加速身體自然癒合、實現傷口更快恢復、減少併發症的生物電子技術，實現複雜傷口的智能治療。2020年3月，該項目資助匹茲堡大學2200萬美元，用於開發「智能調節的再生電子補丁」（REPAIR）。REPAIR將作為一種小型電子設備植入創傷患者傷口處，能夠在損傷修復過程中持續監測關鍵分子信號變化情況，並結合人工智慧手段釋放特定分子精準修復傷口。研發的再生電子補丁將幫助創傷士兵和退伍軍人再生肌肉組織，實現創傷修復和護理的重大創新。
五、美軍開發出防禦生化戰劑的智能透氣材料
2020年5月8日，Homelandprepnews網站報道稱，在美國防威脅降低局（DTRA）的「第二層皮膚」（Second Skin）計劃支持下，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室和麻省理工學院科學家合作開發出了可防禦生化戰劑的智能透氣材料。該材料具有一種由數萬億個碳納米管孔組成的基膜層，以及一種連接到膜表面的具有威脅響應能力的聚合物層。當與化學物質接觸時，聚合物鏈會塌陷，從而堵塞管孔，阻止生化戰劑威脅。該材料可用於臨床醫療及戰場環境中防禦化學和生物威脅，為用戶提供顯著改善的舒適性和透氣性。
六、DARPA「西格瑪+」項目進行先進化學和生物傳感系統部署
2020年8月，DARPA「西格瑪+」（SIGMA+）項目在印第安納州首府印第安納波利斯大都會地區，進行了為期一周的先進化學和生物傳感系統部署。該項目通過開發新的傳感器和網絡，擴展了原「西格瑪」項目檢測非法放射性材料和核材料的先進能力，使其對化學、生物和爆炸物威脅也能以高靈敏度向當局發出警報。此次測試標誌著先進的實驗室級化學和生物傳感器首次成功用於移動探測系統中。
七、美國研發微型化高寬頻腦機接口傳感
2020年8月，美國埃隆·馬斯克創立的Neuralink公司發布了最新的微型化高寬頻傳感器設備Link V0.9。該設備直徑23毫米、厚度8毫米，具有高寬頻1024通道連接、無線信號傳輸和無線充電等特點。將其置於人腦的顱頂部位後，能夠感應溫度氣壓，並讀取腦電、脈搏等生理信號。該公司已將其成功安全植入到實驗小豬腦內，實現了觸覺信息讀取和運動行為的準確預測，為後續深入開展人腦植入實驗奠定了基礎。
八、DeepMind人工智慧公司攻克蛋白質摺疊重大難題
2020年11月，谷歌公司Alphabet旗下的DeepMind人工智慧公司，利用其開發的AlphaFold人工智慧系統，攻克生物學界50年來的重大難題——蛋白質摺疊預測。AlphaFold的最新版本可以通過胺基酸序列精確預測蛋白質摺疊結構，已在國際權威「蛋白質結構預測評比」（CASP）競賽活動中勝出。該方法可預測天然和合成的蛋白質功能，並用電腦程式代替了費時費力的人力實驗，與現有方法相比，可將成本降低兩個數量級，將幫助研究人員發現尚未確定的蛋白質。
九、美國科學家研發出可存儲與複製DNA信息的3D列印兔子
2020年1月，美國哥倫比亞大學聯合瑞士蘇黎世聯邦理工學院和以色列的研究人員，成功將人工DNA嵌入到3D列印的塑料小兔子模型中，嵌入DNA里寫了如何列印這隻兔子的指令，可通過DNA解碼和編碼，用於複製列印下一代「兔子」。這隻3D列印的兔子模型實現了其自身數據的DNA存儲和傳遞，相關研究論文發表在《自然-生物技術》雜誌上。研究人員設計了「DNA-of-things」（DoT）存儲架構來生成具有恆久內存的材料。在DoT框架中，DNA分子記錄數據，然後將這些分子封裝在納米二氧化矽珠中，這些納米二氧化矽珠被融合進各種材料，可以列印任何形狀的物體。這項研究最大的突破在於證實了萬物皆可實現DNA存儲的理論，從存儲密度來看，10噸DNA即可存儲人類已經創造出的所有信息。
十、美國科學家利用天然蛋白質絲完成空氣發電
2020年2月，美國麻薩諸塞大學阿姆赫斯特分校研發出名為「Air-gen」的空氣發電器裝置，這種裝置由地桿菌產生的導電蛋白質納米線組成，通過空氣將電極與蛋白質納米線連接起來，並通過自然存在於大氣中的水蒸氣產生電流。研究人員表示，目前的空氣發電設備能夠為小型電子設備提供動力，下一步計劃開發一種小型空氣發電「補丁」，為健康監測設備和智能手錶等電子可穿戴設備提供動力，減少對傳統電池的需求。這項新技術可能會對可再生能源、氣候變化和醫學的未來產生重大影響。
如需轉載請註明出處：「國防科技要聞」（ID：CDSTIC）
來源 | 軍事科學院軍事醫學研究院
圖片 | 網際網路
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