Trung Quốc tạo ra cảm biến gắn vào não nhỏ bằng hạt vừng

Theo SCMP, một cảm biến nhỏ có kích thước chỉ bằng hạt vừng có thể tạo ra bước tiến trong việc giám sát, chăm sóc bệnh nhân bị chấn thương hoặc ung thư não.

Loại cảm biến không dây gốc hydrogel này do các nhà khoa học Trung Quốc phát triển, có khả năng phân hủy sinh học và có thể được tiêm vào não để đo nhiệt độ, độ pH, áp lực nội sọ và lưu lượng máu với sự trợ giúp của đầu dò siêu âm bên ngoài.

Các thử nghiệm cho thấy nó có thể thực hiện các phép đo này với độ chính xác còn cao hơn các cảm biến hiện đang được sử dụng.

Các nhà nghiên cứu viết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature vào ngày 5/6: “So với các nghiên cứu hiện tại về cảm biến cấy ghép không dây, cảm biến metagel của chúng tôi mang lại những lợi thế đặc biệt về kích thước cấy ghép, tách rời nhiều tín hiệu và khả năng phân hủy sinh học”.

Zang Jianfeng, tác giả và là giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung, cho biết thêm: “Cảm biến siêu âm metagel có thể tiêm mà chúng tôi phát minh ra sử dụng công nghệ siêu vật liệu âm thanh tiên tiến và có kích thước chỉ 2×2×2 mm, bằng với hạt vừng".

Hơn nữa, thông qua đầu dò siêu âm bên ngoài, nó có thể theo dõi không dây những thay đổi trong các thông số sinh lý ở bộ não. Khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm cảm biến gel của họ ở chuột và lợn, họ phát hiện ra rằng nó vẫn ổn định trong não tới 1 tháng và tự tiêu hoàn toàn sau 4 tháng.

Thiết kế không dây và khả năng phân hủy sinh học sẽ giúp các bệnh nhân điều trị ung thư hoặc bị chấn thương não sẽ không cần phải trải qua các cuộc phẫu thuật bổ sung để loại bỏ chúng nữa. Bài báo cho biết, nó cũng sẽ ngăn ngừa nguy cơ nhiễm trùng do đầu dò lâm sàng có dây vốn được sử dụng để truyền dữ liệu qua các lỗ trên da đầu.

Mặc dù công nghệ trong ngành đã dần tiến sang các cảm biến không dây, nhưng khó khăn khi áp dụng lâm sàng vẫn nằm ở kích thước cảm biến, khả năng tương thích sinh học và phạm vi liên lạc.

Theo nhóm nghiên cứu, cảm biến này được đưa vào không gian nội sọ bằng kim đâm. Sau đó, vật liệu metagel biến dạng để đáp ứng với những thay đổi sinh lý của môi trường trong não, gây ra sự thay đổi tần số cực đại của sóng siêu âm phản xạ, rồi đo không dây bằng đầu dò siêu âm bên ngoài để thu dữ liệu.

Hình dạng của cảm biến gel gồm các lỗ nhỏ hoặc cột khí, cho phép đầu dò siêu âm bên ngoài ghi lại môi trường sinh lý chính xác bên trong não.

Một cảm biến gel có thể đo độc lập một thông số cụ thể như nhiệt độ hoặc độ pH dựa trên vật liệu được tạo ra và có thể lắp nhiều gel cùng lúc để đo các thông số khác nhau. Nhóm nghiên cứu cho biết, các cảm biến gel có thể được thu nhận bằng đầu dò siêu âm bên ngoài cách xa hơn 10cm, “cho phép phát hiện kỹ lưỡng mô não”.

Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm cảm biến ở chuột và lợn bằng cách tiêm chúng cùng với các cảm biến lâm sàng có dây để so sánh kết quả đo. Kết quả, họ nhận thấy rằng “Metagel vượt trội hơn đầu dò khi theo dõi áp lực nội sọ lâm sàng về khả năng phân giải và độ chính xác về thời gian”.

Các cảm biến gel của nhóm bắt đầu tự tiêu sau 5 tuần, tuy nhiên Zang cho biết chúng có thể được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong thời gian dài hơn nếu cần. Vị này cho biết vì công việc của họ tập trung vào việc đổi mới các thiết bị y tế sử dụng vật liệu mềm nên nhóm sẽ cần thảo luận với các bác sĩ lâm sàng trước khi hoạt động thực tế".

Ông chia sẻ: “So với các cảm biến áp lực nội sọ thương mại hiện có, cảm biến của chúng tôi có thể làm giảm đáng kể cơn đau của bệnh nhân và chúng tôi cũng hy vọng rằng nghiên cứu của mình có thể đóng góp cho cuộc sống cũng như sức khỏe của mọi người”.