Robot nhỏ bằng hạt gạo giúp chữa các bệnh nhiễm trùng tim từ bên trong

Các kỹ sư tại Đại học Johns Hopkins vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực y học với việc phát triển hai robot thu nhỏ có khả năng hoạt động phối hợp để đưa thuốc trực tiếp vào tim. Trong các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc điều khiển các robot di chuyển qua một trái tim nhân tạo và kiểm tra khả năng bám dính của chúng vào mô tim lợn.

Tác giả chính của nghiên cứu, Axel Krieger, chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực robot y tế, cho biết: “Chỉ cần một vết chích nhỏ, bạn có thể đưa con robot siêu nhỏ này vào và thực hiện thủ thuật mà không gây nhiễm trùng hay mất máu. Điều này cho phép đưa thuốc đến đúng vị trí một cách an toàn và hiệu quả mà không cần sự can thiệp của bác sĩ phẫu thuật”.

Nghiên cứu này nhằm điều trị viêm nội tâm mạc nhiễm khuẩn, một bệnh nhiễm trùng lớp lót bên trong tim, thường ảnh hưởng đến các van tim. Bệnh này thường bắt đầu khi vi khuẩn xâm nhập vào máu và bám vào mô tim, tạo thành các khối nhiễm trùng khó loại bỏ. Nếu không được điều trị kịp thời, nhiễm trùng có thể gây tổn thương van tim, dẫn đến suy tim hoặc thậm chí đột quỵ.

Thông thường, bác sĩ sẽ kê đơn kháng sinh đường tĩnh mạch trong vài tuần. Mặc dù nhiều bệnh nhân hồi phục chỉ với thuốc, nhưng một số người vẫn cần phẫu thuật do nhiễm trùng kéo dài hoặc tổn thương nghiêm trọng.

Để giải quyết thách thức đưa đủ thuốc đến mô bị nhiễm trùng mà vẫn hạn chế tác dụng phụ, nhóm nghiên cứu đã chia công việc cho hai robot. Bộ phận đầu tiên, gọi là mô-đun kim, có đầu nhỏ với các gai để bám vào mô tim, trong khi bộ phận thứ hai, gọi là bộ phận chứa thuốc, mang theo thuốc và di chuyển đến mô-đun kim để giải phóng thuốc.

Điểm đặc biệt của những robot này là chúng không cần động cơ hay pin tích hợp. Thay vào đó, một hệ thống cuộn dây điện từ bên ngoài tạo ra từ trường để điều khiển chuyển động của chúng. Axel Krieger cho biết: “Hệ thống điều khiển từ tính rất thú vị vì bạn không cần phải cấp nguồn cho chính robot”.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống này tương tự như công nghệ chụp cộng hưởng từ (MRI), nhưng thay vì tạo ra hình ảnh cơ thể, nó được sử dụng để điều khiển robot. Hệ thống cũng sử dụng thị giác máy tính và điều hướng tự động để theo dõi và hướng dẫn robot đến đích.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chế tạo một trái tim nhân tạo bằng vật liệu gel và bơm chất lỏng qua đó để mô phỏng dòng máu. Các robot đã thành công trong việc điều hướng mô hình, kể cả ngược chiều dòng chảy. Kết quả cho thấy quá trình ghép nối từ tính thành công trong 100% các thử nghiệm, trong khi quá trình tách rời thành công 93%. Mô-đun thuốc cũng có khả năng giải phóng 22 microlít chất lỏng trong ba giờ, ít hơn một giọt nước thông thường.

Nghiên cứu này mở ra triển vọng mới trong việc điều trị các bệnh lý tim mạch, mang lại hy vọng cho nhiều bệnh nhân.