Từ lâu các chuyên gia y tế đã mơ về một hệ thống phân phối thuốc lý tưởng tới bất cứ nơi nào cần điều trị trong cơ thể bệnh nhân. Và nay, các nhà khoa học nano tại Đại học San Diego (UCSD) đã thử nghiệm thành công phương thức dùng một khẩu đại bác siêu nhỏ bắn thuốc vào các mục tiêu dự định.
Đầu thế kỷ 20, một bác sĩ người Đức có tên Paul Ehrlich đã đưa ra ý tưởng chuyển đúng lượng thuốc cần để điều trị tới mục tiêu cụ thể thay vì chờ đợi thuốc được vận chuyển qua đường máu như hiện tại. Nhờ vậy thuốc được chuyển với số lượng lớn, tới đúng nơi cần thiết một cách nhanh chóng và ít gây tác dụng phụ khó chịu. Ehrlich gọi phương thức này là "viên đạn thần kỳ".
Mới đây, Joseph Wang và Sadik Esener, hai kỹ sư nano tại UCSD đã dựa trên ý tưởng "viên đạn thần kỳ" của Ehlrich để chế tạo ra một khẩu đại bác siêu nhỏ sử dụng sóng siêu âm để bắn những viên đạn chứa thuốc điều trị vào sâu trong mô bệnh. Dự án của họ vừa được mô tả trên tạp chí ACS Nano.
Từ lâu nay, ngoài việc ứng dụng trong siêu âm, nội soi, sóng siêu âm còn được các nhà nghiên cứu sử dụng để điều trị những bệnh khác nhau. Ví dụ, sóng siêu âm tần số cao có thể làm bong những mảng bám cứng đầu trên răng và cầm máu đặc biệt là những mạch máu nhỏ trong các cơ quan nội tạng quan trọng. Giờ đây, nó còn được dùng để phân phối thuốc tới đúng vị trí cần điều trị.
Sóng siêu âm rất hữu ích vì nó không gây tổn thương cho con người nhưng lại có thể tập trung vào các mục tiêu cụ thể như một khối u ác tính. Ngoài việc bắn gói thuốc vào đúng vị trí cần thiết, phương thức này còn giúp thuốc thấm sâu hơn vào các mô do sóng siêu âm làm màng tế bào trở nên xốp hơn.
Đầu tiên, Wang và Esener tạo ra các khẩu đại bác siêu nhỏ với kích thước 5 micromet, tương đương độ dày của sợi tơ nhện. Họ làm điều đó bằng cách đục một lỗ trên màng tế bào sau đó phủ bên ngoài bằng vàng và oxit graphene.
Sau đó họ nạp vào khẩu đại bác một viên đạn siêu nhỏ cỡ 1 micromet (tương đương kích thước của virus HIV) làm bằng silica và được bao bọc bằng một dung dịch gel lỏng. Chất perfluorocarbon (PFC) có chứa trong dung dịch gel sẽ đóng vai trò nhiên liệu vận hành khẩu đại bác. PFC sẽ bốc hơi khi bị tác động bởi sóng siêu âm và tạo ra những bong bóng khí nhỏ. Những bong bóng khí này tăng kích thước một cách nhanh chóng tạo lực đẩy viên đạn siêu nhỏ ra khỏi nòng súng. Khẩu đại bác đặc biệt này không thể khai hỏa nếu không có chất PFC.
Trong quá trình thử nghiệm, các nhà khoa học tại UCSD đã phóng thành công đạn thuốc siêu nhỏ vào một mô nhân tạo. Đúng như dự đoán của họ, đạn thuốc có thể xâm nhập sâu hơn vào các mô.
Wang và Esener sẽ tiếp tục phát triển khẩu đại bác đặc biệt của họ để có thể "bắn" nhiều loại thuốc hơn và thậm chí có thể bắn nhiều loại thuốc cùng lúc. Phương thức này cũng áp dụng trong việc tiêm chủng vắc xin giúp những mũi tiêm chủng trở nên hiệu quả hơn và an toàn hơn bao giờ hết.