لتمكين اللصقات من فهم إشارات الجسم: ARPA-H تستثمر ما يصل إلى 117.4 مليون دولار لتطوير مستشعرات حيوية معيارية

يمكن لفحص واحد أن يرسم صورة لحالة الجسم في لحظة معينة، بينما قد يتيح القياس المستمر رصد اتجاه التغيرات. وقد توفر هذه التغيرات دلائل جديدة للرعاية لدى مرضى قصور القلب، أو الأشخاص الذين يعودون إلى منازلهم للتعافي بعد احتشاء عضلة القلب، أو النساء اللواتي يمررن بالمرحلة الانتقالية لانقطاع الطمث. أعلنت وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للصحة الأمريكية (ARPA-H) في 1 أكتوبر أن برنامج Delphi سيستثمر ما يصل إلى 117.4 مليون دولار على مدى أربع سنوات ونصف، لدعم أربعة فرق في تطوير الجيل التالي من المستشعرات الحيوية القابلة للارتداء؛ ويُشترط لصرف التمويل تحقيق مراحل الإنجاز البحثية.

تتمثل الفكرة الأساسية للبرنامج في تقسيم المستشعرات إلى «شرائح صغيرة» (chiplet) يمكن إعادة تجميعها: تتولى مكونات متخصصة التعرف على الجزيئات الحيوية، وإدارة الطاقة، ومعالجة الإشارات، ونقل البيانات، ثم تُجمع وفقًا للاستخدامات المختلفة. وإذا أمكن لهذه المكونات العمل معًا، فقد يصبح من الممكن إضافة وظائف قياس جديدة مستقبلًا باستخدام المنصة القائمة، مما يقلل عبء تصميم الجهاز بأكمله من الصفر في كل مرة.

يقود Ahmad Bahai مشروع PYTHIA في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذي حصل على منحة تصل إلى 37.9 مليون دولار، ويهدف إلى مراقبة المؤشرات الحيوية المرتبطة بقصور القلب بصورة مستمرة باستخدام لصقة قابلة للارتداء. ويخطط الفريق لاستخدام الحرارة التي يولدها جسم المريض لتوفير الطاقة، ودمج ذكاء اصطناعي منخفض استهلاك الطاقة على الشريحة. والذكاء الاصطناعي هنا جزء من تصميم جهاز الاستشعار؛ ولم توضح المعلومات المتاحة للجمهور بعد كيفية تدريب النموذج أو البيانات المستخدمة، كما لم تقدم معلومات عن دقة التعرف على تغيرات الحالة المرضية.

أما جامعة نيويورك فتتجه إلى إجراء القياسات تحت الجلد. حصل مشروع SENTINEL، بقيادة Elisa Riedo، على ما يصل إلى 30.8 مليون دولار، وسيستخدم مجسات دقيقة مع عناصر استشعار قائمة على الحمض النووي DNA لتتبع إشارات الالتهاب باستمرار، مع محاولة استخلاص الطاقة من مصادر الترددات الراديوية مثل Bluetooth وWi-Fi. يجمع هذا التصميم بين التعرف على الجزيئات ومعالجة مسألة إمداد الطاقة، لكن قدرته على الحفاظ على استقرار القياسات في بيئات الاستخدام اليومي لا تزال تنتظر التأكيد من خلال اختبار النماذج الأولية.

حصل فريق جامعة واشنطن، بقيادة Quansan Yang، على ما يصل إلى 7.5 مليون دولار، واختار تتبع المرحلة الانتقالية لانقطاع الطمث من خلال العرق. وستستخدم اللصقة بروتينات مصممة هندسيًا للتعرف على المؤشرات الحيوية، مع تعديل درجة الحموضة موضعيًا في المستشعر لإعادة البروتينات إلى حالة تسمح باستخدامها مجددًا، بهدف إطالة قدرتها على الاستشعار. ولم يحدد الوصف المتاح للجمهور بعد الجزيئات التي ستُقاس، كما لم يقدم نتائج للتحقق من العلاقة بين إشارات العرق والحالة السريرية.

يركز مشروع PULSE لدى شركة Novelna، بقيادة Ashkan Afshin، على مراقبة الالتهاب بعد احتشاء عضلة القلب، ويأمل في المساعدة على تقليل احتمال إعادة إدخال المرضى إلى المستشفى. ويخطط الفريق لاستخدام جسم الإنسان قناةً لنقل البيانات، بهدف تقليل استهلاك الطاقة أثناء النقل وإطالة عمر البطارية. ويستهدف هذا المشروع ولصقة قصور القلب التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سياقين مختلفين للرعاية، فيما لا يزال خفض معدل إعادة الإدخال إلى المستشفى هدفًا للتطوير، ولم يصبح بعد فائدة مثبتة.

تبدأ المنح الأربع جميعها في 24 سبتمبر 2026. ووفقًا للجدول الزمني لبرنامج Delphi، يجب على الفرق خلال الأشهر الثمانية عشر الأولى إثبات قابلية التشغيل البيني الكامل بين المكونات، والامتثال لمعايير الاتصالات الآمنة في حقبة ما بعد الحوسبة الكمية؛ وبحلول الشهر الرابع والعشرين، يجب عرض أول نموذج أولي يعمل في الجسم الحي. وقبل الشهر الرابع والخمسين، يجب أن تكون الأجهزة القابلة للارتداء ذات التدخل المحدود قد أكملت التجارب السريرية، بينما يجب أن تكون الأجهزة غير الباضعة قد أكملت دراسات العوامل البشرية، لتقييم أداء التفاعل بين المستخدمين والأجهزة.

ما أُعلن هذه المرة هو الاستثمار في البحث والتطوير ومسار التحقق، ولم تُرفق به بعد بيانات عن دقة القياسات لدى البشر أو الفوائد السريرية. وبعد الحصول على الإشارات الحيوية بصورة مستمرة، ستؤثر كيفية تفسير التقلبات، وتوقيت الحاجة إلى التدخل، ومدى أمان الارتداء لفترات طويلة وراحته، في إمكانية استخدام اللصقات في الرعاية. ويمكن لدراسات العوامل البشرية أن تجيب عن أسئلة تتعلق بالاستخدام، لكنها لا تستطيع وحدها إثبات فعالية مراقبة الأمراض؛ ولا يزال على الأجهزة المختلفة بناء الأدلة المناسبة وفقًا لاستخداماتها الفعلية، حتى يمكن تحويل المزيد من البيانات إلى قرارات طبية أفضل.