Miếng dán chứa gai siêu nhỏ thử đường huyết không gây đau

Các nhà khoa học ở Nhật Bản đã nghiên cứu sản xuất ra một loại cảm biến dựa trên miếng dán chứa micro-needles cực nhỏ, có thể xuyên qua da người một cách dễ dàng để giúp nhanh chóng xét nghiệm và chẩn đoán căn bệnh tiểu đường.

Micro-needles là những gai siêu nhỏ, nhỏ đến mức chúng được đo bằng micromet (một phần ngàn 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.


Micro-needles là những gai siêu nhỏ, nhỏ đến mức chúng được đo bằng micromet.

Do sự xâm nhập nông và ứng dụng dễ dàng, miếng dán chứa micro-needles này hứa hẹn sẽ đem lại sự mới mẻ 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 micro-needles còn vượt xa hơn thế. Những chiếc gai rất nhỏ này có thể giúp chúng ta thực hiện 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 micro-needles để giúp đánh tan mỡ thừa trong cơ thể, đây có thể là cách làm giảm cân nhân tạo không gây ra đau đớn gì cả.

Một lãnh vực khác nhằm khám phá tiềm năng của micro-needles nhằm giúp phát hiện bệnh là trọng tâm trong cuộc nghiên cứu mới của Nhật Bản.

Trong một nghiên cứu gần đây, nhà khoa học gia Beomjoon Kim, ở Đại học Tokyo dẫn đầu cùng các đồng nghiệp đã tìm hiểu cách để chế tạo ra một miếng micro-needles 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 micro-needles với các cảm biến trên giấy. Kết quả là miếng dán này có chi phí thấp, chỉ sử dụng một lần và không yêu cầu bất cứ công cụ bổ sung nào".

Để tạo ra cảm biến micro-needles, nhóm nghiên cứu đã đổ hỗn hợp nấu chảy của một polymer 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 micro-needles. (Ảnh: Đại học Tokyo).

Sau khi đông đặc, các micro-needles được xử lý bằng một dung dịch đặc biệt khiến cho chúng xốp lên và dán vào một mảnh giấy nhỏ gắn với cảm biến glucose.

Với 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 micro-needles 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 micro-needles hoạt động đúng như mong đợi, với cảm biến phát hiện mức đường trong mẫu gel này.

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 tiểu đường. Chúng tôi hy vọng nó có thể cung cấp nền tảng hữu ích cho thiết bị chẩn đoán xâm lấn tối thiểu nhất".

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 tế.

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 đòi hỏi phải trích lấy máu, và không gây đau.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Medical Devices & Sensors (Thiết bị và Cảm biến y tế).