Các nhà khoa học Thụy Sĩ phát triển thiết bị cấy ghép sử dụng điện năng để chuyển hóa glucose dư thừa trong máu thành một chất có thể đào thải qua nước tiểu. Thử nghiệm trên chuột mắc tiểu đường ghi nhận khả năng kiểm soát đường huyết và giảm cân, mở ra triển vọng điều trị mới.
Tiểu đường type 2 đang ảnh hưởng đến hàng triệu người trên thế giới, thường liên quan đến béo phì, ít vận động và tình trạng dư thừa năng lượng kéo dài. Dù insulin và các loại thuốc hiện nay giúp kiểm soát đường huyết, một số bệnh nhân vẫn gặp khó khăn trong việc kiểm soát cân nặng.
Nghiên cứu do giáo sư Martin Fussenegger và cộng sự tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich (ETH Zurich) thực hiện, công bố trên tạp chí Science, giới thiệu một hướng tiếp cận khác: sử dụng thiết bị điện tử để trực tiếp xử lý lượng đường dư thừa thay vì chỉ điều chỉnh cách cơ thể hấp thụ glucose.
Biến đường dư thừa thành chất có thể đào thải
Trung tâm của thiết bị là một chất xúc tác được chế tạo từ vật liệu vô cơ, gồm lớp nỉ graphite phủ các cụm vàng kích thước siêu nhỏ, kết hợp với những hạt platinum. Khi được cung cấp điện năng, bề mặt này thúc đẩy phản ứng chuyển glucose thành gluconate – chất có thể được cơ thể đào thải qua nước tiểu.
Thiết bị được tích hợp bộ điều khiển điện tử trong một vỏ in 3D và nhận năng lượng không dây ở tần số 13,56 MHz. Hệ thống phối hợp với cảm biến glucose liên tục để theo dõi đường huyết. Khi lượng đường tăng cao, chẳng hạn sau bữa ăn, cảm biến truyền tín hiệu qua Bluetooth đến điện thoại hoặc đồng hồ thông minh, kích hoạt thiết bị cấy ghép.
Khi đường huyết trở về ngưỡng mục tiêu, hệ thống tự động ngừng hoạt động. Cơ chế điều khiển vòng kín này được thiết kế nhằm hạn chế nguy cơ hạ đường huyết.
Thử nghiệm trên chuột ghi nhận kết quả tích cực
Trong các thử nghiệm ban đầu, nhóm nghiên cứu chứng minh chất xúc tác có thể xử lý glucose trong dung dịch dinh dưỡng với thể tích 5 lít, tương đương gần với lượng máu lưu thông trong cơ thể người trưởng thành.
Khi được cấy vào chuột mắc tiểu đường, thiết bị giúp điều chỉnh đường huyết và đồng thời khiến động vật giảm cân. Hệ thống tiếp tục hoạt động ổn định trong sáu tuần, không ghi nhận dấu hiệu tổn thương mô do tác động điện hoặc nhiệt.
Theo giáo sư Fussenegger, việc sử dụng vật liệu vô cơ thay vì tế bào sống hay enzyme sinh học có thể giúp giảm một số thách thức về độ ổn định và khả năng tương thích khi phát triển thiết bị y tế.
Còn chặng đường dài trước khi ứng dụng cho con người
Dù triển vọng đáng chú ý, công nghệ này hiện mới được thử nghiệm trên động vật, chưa chứng minh hiệu quả và độ an toàn ở người. Các nhà khoa học cần tiếp tục đánh giá khả năng vận hành lâu dài, mức độ tương thích sinh học và những rủi ro tiềm ẩn trước khi tiến hành thử nghiệm lâm sàng.
Với người thường xuyên tập luyện thể thao, kiểm soát cân nặng, duy trì vận động và xây dựng chế độ ăn hợp lý vẫn là những nền tảng quan trọng trong phòng ngừa, quản lý tiểu đường type 2. Thiết bị mới là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn, nhưng chưa thể thay thế insulin, thuốc điều trị hay các khuyến nghị y tế hiện hành.
