Đột phá mới: điều trị tiểu đường chỉ bằng một nút nhấn

Thông thường, những người mắc bệnh tiểu đường tuýp 1 và một số người tuýp 2 sẽ cần phải điều trị bằng insulin. Loại thuốc này được thực hiện qua đường tiêm hoặc bằng cách bơm insulin. Tuy nhiên, khái niệm mới về loại thiết bị hiện đại đã mở ra một mức độ tiện lợi hoàn toàn mới cho các bệnh nhân tiêu đường, trong việc kiểm soát các liệu pháp điều trị của họ.

Ứng dụng công nghệ áp điện vào điều trị tiểu đường

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra, việc kích hoạt thiết bị cấy ghép bằng áp lực ngón tay có thể khôi phục mức đường bình thường trong mô hình chuột mắc bệnh tiểu đường tuýp 1. Đó là bước nhảy vọt về lượng tử trong việc hợp nhất điện tử với di truyền học, khởi đầu cho các ứng dụng trị liệu trong thế giới thực. Nút nhấn có khả năng lập trình các hoạt động di truyền của tế bào bằng điện lên một cấp độ hoàn toàn mới.

Liệu pháp dựa trên tế bào được thiết kế là một câu trả lời tiềm năng cho những căn bệnh nguy hiểm đến tính mạng. Tuy nhiên, các bệnh ung thư và tiểu đường tuýp 1 sẽ yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt 'các protein điều trị theo liều lượng chính xác'. Những phương pháp tiếp cận liệu pháp tế bào dựa vào công tắc gen tổng hợp sẽ rất có lợi, hòng có thể kiểm soát được yêu cầu.

Và thực tế, chúng ta đã biết các thành phần áp điện là yếu tố chính của nhiều sản phẩm tiết kiệm tuổi thọ. Hiệu ứng áp điện là khả năng của một số vật liệu nhất định tạo ra điện tích khi ứng với ứng suất cơ học. Các nhà nghiên cứu đề cập, đặc tính này của vật liệu áp điện đã thu hút sự chú ý "đáng kể" đối với các ứng dụng y sinh như theo dõi sức khỏe và kỹ thuật mô.

Việc kết hợp vật liệu áp điện với di truyền điện có thể cho phép các hệ thống dựa trên điện áp tự cấp nguồn, tự điều khiển, nhằm lập trình các tế bào thiết kế điện cảm ứng. Tuy nhiên, biên độ và tần số thấp của các lực cơ học do cơ quan tạo ra đã "hạn chế điện áp do vật liệu áp điện tạo ra, thấp hơn điện áp cần thiết để kích hoạt các tế bào này bằng cách kích thích ghép nối trực tiếp".

Vì thế, các nhà nghiên cứu đã phát triển và thử nghiệm một thiết bị bao bọc tế bào, sử dụng điện áp thấp được tạo ra bằng cách đẩy nhẹ mô-đun áp điện dựa trên màng PVDF (Polyvinylidene Fluoride), hòng "kích hoạt các tế bào thiết kế nhạy cảm với điện được bao bọc của con người" để tạo ra đầu ra trị liệu.

Nút nhấn không yêu cầu thiết bị điện tử

Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một thiết bị có kích thước bằng nút bấm "đơn giản," chứa các tế bào người đã được thiết kế kỹ thuật cấy ghép trực tiếp dưới da. Khi vùng da phía trên nút cấy ghép nhận một lực ấn, mô-đun piezo trong nút nhấn sẽ tạo ra điện kích thích tế bào giải phóng lượng insulin nhất định với liều lượng tương ứng số lần bạn nhấn.

Những tế bào này cần thiết bị điện tử phức tạp và nguồn điện không dây để điều khiển thiết bị. Nó cũng dựa vào nguồn điện bên ngoài để "kích thích điện" các tế bào trị liệu được cấy ghép. Ngược lại, nút nhấn không yêu cầu bất kỳ thiết bị điện tử nào. Năng lượng cần thiết để kích điện các tế bào được tạo ra đơn giản bằng cách nhấn nút.

Màng áp điện làm giảm số lượng thách thức

Việc dùng ngón tay đẩy màng piezo của các thiết bị sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều "rất nhỏ" kích thích các tế bào của con người tiết ra insulin. Để trở nên nhạy cảm với điện, các tế bào đã được thiết kế với hai kênh ion cụ thể để kích hoạt quá trình khử cực của màng tế bào khi cảm nhận điện trường. Sự phát triển vượt bậc của công nghệ đã xóa bỏ hết những trở ngại nào liên quan đến yếu tố piezo. Vì màng áp điện đã được thiết lập tốt, nên quá trình này làm giảm số lượng các thách thức tồn tại nhiều hơn ở phần tế bào, nơi tuổi thọ của các tế bào cấy ghép cần được kiểm tra trong một thời gian dài hơn.

Mở đường cho một phương pháp điều trị tiểu đường mới

Nhóm nghiên cứu trên cho biết sẽ hợp tác với ngành y tế hoặc tìm một công ty mới thành lập để phát triển công nghệ cho các phòng khám. Họ cho biết thêm rằng các liệu pháp dựa trên tế bào thường cần khoảng 10 năm để đưa vào thị trường. Tuy nhiên, một khi chúng trở thành giải pháp thay thế rộng rãi cho các phương pháp điều trị khác, đó sẽ là một cách hiệu quả trong việc kiểm soát không cần lực, có thể dễ dàng được kích hoạt mà không cần nguồn điện và cung cấp "thiết kế cực kỳ nhỏ gọn". Nghiên cứu hy vọng có thể thay đổi đáng kể bối cảnh điều trị y tế cho bệnh tiểu đường.