Một cuộc thử nghiệm đưa pin vào cơ thể con người có thể cho phép đưa các thiết bị vào bên trong cơ thể bằng đường tiêu hóa.
Ảnh minh họa
Pin được tạo thành từ chất bột màu được tìm thấy trong dịch mực của một loài cá – mực nang và có thể ăn được, nguồn năng lượng hòa tan này dành cho các thiết bị y khoa tiên tiến. Tại đại học Carnegie Mellon (CMU) ngành khoa học vật liệu – trưởng nhóm nghiên cứu – giáo sư Christopher Bettinger chứng minh loại pin mới: “Thay vì sử dụng pin lithium và chất liệu điện phân vốn rất tốt nhưng chúng không tương thích với lĩnh vực sinh học. Do đó chúng tôi chọn chất liệu đơn giản hơn, có nguồn gốc sinh học”, Bettinger nói.
Những loại pin thông thường không an toàn cho cơ thể con người nếu chúng không được bao bọc kỹ (vốn cồng kềnh) và cuối cùng sẽ phải lấy ra khỏi cơ thể bằng phương pháp phẩu thuật. Các thiết bị điện tử có thể được đưa vào cơ thể qua đường tiêu hóa hoặc phương pháp cấy mà không gây hại đồng thời có thể theo dõi bệnh lý & sức khỏe bệnh nhân và tác dụng của thuốc, kích thích hệ thần kinh và các cảm biến tim mạch.
Mẫu pin thử nghiệm bằng hạt ion natri (nghiên cứa CMU) từ sắc tố melanin của loài cá mực tạo thành anot – cực dương của dòng điện và mangan oxit tạo thành catot – cực âm. Các chất cấu thành “bộ pin” khi phân hủy sẽ trở nên vô hại đối với các bộ phận trong cơ thể con người.
Nhóm nghiên cứu CMU đang thực hiện dự án dựa trên thiết bị điện tử có thể đưa vào đường tiêu hóa dưới dạng viên con nhộng. Những thiết bị điện tử y khoa không bị phá hủy trong dạ dày khi bác sỹ biên những loại thuốc protein cho bệnh nhân uống (không phải tiêm). Có thể ứng dụng đối với bệnh nhân viêm khớp vì hiện nay các bệnh nhân này được điều trị bằng cách tiêm tĩnh mạch. Bettiger nói, những viên con nhộng thông minh, chúng có thể mang theo các cảm biến cùng mạch điện và phát thuốc chỉ sau khi chúng vượt qua môi trường khắc nghiệt trong dạ dày, để đến ruột nơi mà dược liệu được hấp thu vào cơ thể. Thiết bị điện tử uống được cũng có thể dùng cho vận động viên, nhằm theo dõi tình trạng sức khỏe cũng như đo nhiệt độ cơ thể và các số liệu y học khác.
“Pin sắc tố melanin không giốn như pin lithium, nhưng nó rất hữu dụng”, Bettinger nói, ông là một trong 35 nhà sáng tạo – người có công cải cách công nghệ – của cuộc đánh gí người có công cải cách công nghệ – MIT technology Review năm 2011. Mẫu thử nghiệm được mô tả trên cuốn Proceedings of the National Academy of Sciences – kỷ yếu của viện hàn lâm khoa học, pin sắc tố melanin hiện có thể cấp năng lượng hoạt động cho một cảm biến đơn giản. Bettinger nói: “Nhóm nghiên cứu đang phát triển để năng lượng có thể phát ra và lưu trữ bằng nhiều loại sắc tố melanin khác nhau”.
Nhóm nghiên cứu của Bettinger không fải là người đầu tiên đưa ra ý tưởng thiết bị điện tử dưới dạng thuốc viên nhộng. Một vài công ty, có cả Olympus đã chế tạo lớp vỏ bọc hình thuốc viên nhộng để chứa máy quay phim, nhưng những hệ thống này sử dụng thiết bị điện tử truyền thống và các bộ phận quang học để ghi nhận hình ảnh hệ tiêu hóa, chúng không thể bị phá hủy, Bettinger nói.
Một công ty khác, Proteus Digital Health của Palo Alto, tại California, đã tạo hệ thống theo dõi sức khỏe bao gồm viên thuốc gắn với thẻ nhận dạng. Một con chip nhỏ lưu trữ mã số nhận dạng được kẹp giữa hai lá kim loại mỏng, được quản lý bởi văn phòng công nghệ của công ty, Mark Zdeblick, được gọi là “tế bào điện sinh học”. Khi viên thuốc được đưa vào cơ thể qua đường miệng, tấm kim loại sẽ kết nối với các điện cực trong dạ dày, kích hoạt thiết bị. Con chip điều khiển dòng chảy giữa hai lá kim loại để sản sinh dòng điện trường nhỏ mà tấm dán trên cơ thể bệnh nhân có thể nhận biết nó. Điều này sẽ giúp các chuyên gia y tế theo dõi khi họ phát thuốc.
John Rogers, một nhà khoa học vật liệu – người tạo ra các thiết bị điện tử tự phân hủy tại đại học Illinois, Urbama – Champain, cần có thêm năng lượng cho các thiết bị điện tử tinh vi hơn, có thể uống được hoặc cấy trên cơ thể và chỉ có một cách duy nhất để làm điều đó chính là giải pháp của của Bettinger. Rogers cũng nghiên cứu pin tự phân hủy cho y khoa. Một tờ báo sẽ xông khai công trình nghiên cứu trên tạp chí “Những vật liệu tiêu hóa” – Advanced Materials.
Đội nghiên cứu, Rogers mô tả loại pin mới được chế tạo từ kim loại hòa tan và chất khoán vi lượng như magie và molybdenum. Những loại pin tự phân hủy sẽ có thể cho phép các thiết bị di vào cơ thể con người, theo dõi bệnh lý, điều trị khi cần thiết, sau đó tự biến mất khi vết thương được chữa lành hoàn toàn, do đó loại bỏ những biến chứng trong cơ thể.
(Nguồn: Technology Review)
