Các nhà khoa học ở Nhật Bản đã phát triển một cảm biến dựa trên miếng dán chứa microneedles cực nhỏ, có thể xuyên qua da người một cách dễ dàng để nhanh chóng xét nghiệm chẩn đoán bệnh tiểu đường.
Microneedles là những gai siêu nhỏ, nhỏ đến mức chúng được đo bằng micromet (một phần nghìn milimet), chỉ đâm thủng lớp ngoài cùng của da, không chạm đến các dây thần kinh cảm giác nằm sâu hơn trong lớp hạ bì.
Microneedles là những gai siêu nhỏ, nhỏ đến mức chúng được đo bằng micromet.
Do sự thâm nhập nông và ứng dụng dễ dàng, miếng dán chứa microneedles hứa hẹn mang tính cách mạng đối với việc đưa thuốc vào cơ thể như tiêm phòng cúm, bổ sung insulin, hoặc đóng một vai trò trong phát triển vaccine ngừa Covid-19.
Tuy nhiên, ứng dụng độc đáo của microneedles còn vượt xa hơn thế. Những chiếc gai rất nhỏ này có thể giúp chúng ta làm những thủ thuật mà kim tiêm truyền thống không thể thực hiện được như đưa thuốc vào cây trồng hoặc tiêm thuốc thẳng vào mắt. Chúng ta thậm chí có thể sử dụng microneedles để đánh tan mỡ thừa trong cơ thể, đây có thể là cách giảm cân nhân tạo không đau nhất.
Một lĩnh vực khác nhằm khám phá tiềm năng của microneedles để phát hiện bệnh là trọng tâm trong nghiên cứu mới của Nhật Bản.
Trong một nghiên cứu gần đây, nhà nghiên cứu cấp cao Beomjoon Kim, Đại học Tokyo dẫn đầu cùng các đồng nghiệp đã tìm hiểu cách tạo ra một miếng microneedles có thể nhanh chóng và dễ dàng phân tích dịch kẽ (ISF, là dịch nằm ngoài tế bào và các mô, nằm trong khoảng kẽ giữa các tế bào) trong lớp biểu bì, nhằm giảm bớt sự phụ thuộc vào kim tiêm dưới da thông thường.
Giáo sư Kim cho biết: “Chúng tôi đã khắc phục được vấn đề này bằng cách phát triển một cách kết hợp các microneedles với các cảm biến trên giấy. Kết quả là miếng dán này có chi phí thấp, dùng một lần và không yêu cầu bất kỳ công cụ bổ sung nào".
Để tạo ra cảm biến microneedle, nhóm nghiên cứu đã đổ hỗn hợp nấu chảy của một polyme phân hủy sinh học và muối vào các hốc hình nón của các gai, giống như đổ bột vào khay bánh nướng nhỏ.
Miếng dán chứa 100 microneedles. (Ảnh: Đại học Tokyo).
Sau khi đông đặc, các microneedles được xử lý bằng một dung dịch khiến chúng xốp lên và dán vào một mảnh giấy nhỏ gắn với cảm biến glucose.
Ý tưởng là khi các gai nhỏ, xốp châm vào lớp biểu bì, các lỗ chân lông mở của chúng sẽ hấp thụ chất lỏng trong dịch kẽ, chứa rất nhiều dấu ấn sinh học. Đường glucose, sẽ chảy từ các microneedles xốp lên giấy và sau đó là cảm biến glucose.
Cho đến nay, thiết bị này mới chỉ được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trên gel agarose, nhưng trong quá trình thử nghiệm, các microneedles hoạt động như mong đợi, với cảm biến phát hiện mức đường trong mẫu gel.
Các tác giả cho biết: “Kết quả cho thấy sự thay đổi màu sắc rõ ràng do sự khác biệt về nồng độ glucose. Thiết bị được chế tạo có thể xác định bệnh nhân tiểu đường. Chúng tôi hy vọng nó có thể cung cấp nền tảng hữu ích cho thiết bị chẩn đoán xâm lấn tối thiểu".
Các nhà khoa học hiện có ý định tiến hành các thí nghiệm trên người để xác nhận nó hoạt động như họ mong đợi trong điều kiện chẩn đoán thực.
Nếu đúng như vậy, trong tương lai, chúng ta có thể xem xét tới nhiều ứng dụng khác ngoài theo dõi lượng đường mà không mất máu, không gây đau.
Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Medical Devices & Sensors (Thiết bị và Cảm biến y tế).