DARPA计划开展Arcadia微生物涂层项目

据DARPA网站2021年9月14日刊文，美国国防高级研究计划局（DARPA）计划开展Arcadia项目，旨在利用自然产生的微生物生成坚固有益的“益生菌”涂层，保护军用材料和设备，防止腐蚀，减少阻力。

细菌是地球上最丰富多样的生命形式，几乎覆盖每一个表面，其中大多数一直附着在生物膜中。附着细菌的生物膜会发生腐蚀、发霉或阻力增加现象，可导致设备退化，国防部每年都会有数十亿美元的资产浪费发生。然而，生物膜可以通过改变其组成和结构而变得有益，帮助解决上述问题。

DARPA表示，针对军用材料和设备开发的涂层其实是一种稳定且有益的生物膜，可有效创建一个微生态系统，就像一种活的涂层。Arcadia项目将通过对物种相互作用的严格建模，生成“材料益生菌”，形成有益功能的生物膜，以保护国防部资产，防止退化。

DARPA研究人员近期对生物膜形成和存活方式的研究已取得最新进展，加上新的细菌控制工具的开发，都将使细菌群落实现预期功能。有关生物膜形成的建模方面，需要高速微流控试验台来产生、跟踪和测试生物膜，将需要研究生物膜生成的多种策略，即从单一物种开始，然后逐步添加新物种并置换，从稳定的菌群开始，然后用首选物种置换有问题的物种。

Arcadia项目经理Paul Sheehan博士表示，Arcadia项目将重点关注生物膜介导的问题，包括与国防部相关且易于处理的腐蚀问题，希望能够顺利开发生物膜管理工具。

这将涉及两大技术领域（TA1和TA2），其中包括菌群互动建模与分析（TA1）以及设计功能性和弹性生物膜（TA2）。这项技术将分两个阶段进行开发。在第一阶段（24个月），执行团队将直接与独立验证和确认（IV&V）合作伙伴开展合作，由DARPA协调并提供国防部相关的生物膜样本。执行者团队随后将开发高通量试验台，以测试这些样本并验证其模型。在第二阶段（24个月），执行团队将继续与IV&V合作伙伴合作，开展为期两个月的实际菌群测试。待菌群稳定后，将表现出预期功能。