Chế tạo thiết bị đưa viên thuốc nano trực tiếp đến các khối u

Các nhà khoa học tại Đại học Oxford, Đại học Sheffield, Đại học Cornell và Đại học Wisconsin Madison đang phối hợp phát triển thiết bị thu nhỏ đưa thuốc nano trực tiếp đến khối u. Ý tưởng này hướng tới một thiết bị dẫn thuốc có khả năng tự tìm đường trong cơ thể, được sử dụng giống thuốc thông thường mà không cần can thiệp bổ sung. Theo Tiến sĩ Stephen Ebbens thuộc Đại học Sheffield, công nghệ thành công có thể giảm đáng kể chi phí điều trị ung thư cho bệnh nhân. Hiện nay, vận chuyển thuốc bằng từ trường thường cần hai nam châm, trong đó một nam châm gắn với viên thuốc nano và nam châm kia đặt gần mục tiêu. Nam châm bên ngoài có thể phải được cấy ghép hoặc tạo từ trường tại bệnh viện, khiến bệnh nhân cần đến cơ sở y tế để tiến hành điều trị. Thiết bị mới được kỳ vọng loại bỏ phần can thiệp bên ngoài, nhưng vẫn phải vượt qua thử thách lớn là di chuyển qua nhiều môi trường chất lỏng trong cơ thể. Trên hành trình đến khối u, thiết bị có thể gặp những điều kiện khác nhau, vì vậy khả năng tự định hướng và thích nghi giữ vai trò quyết định. Nhóm nghiên cứu đang thiết kế một thiết bị dẫn thuốc có thể thay đổi hình dạng tùy theo môi trường, thay vì giữ nguyên cấu trúc trong suốt quá trình vận chuyển. Ebbens đề xuất sử dụng hydrogel, loại vật liệu có thể tự lắp ráp và tự biến đổi hình dạng khi gặp những hóa chất đặc biệt trong cơ thể. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra vật liệu phản ứng với protein hoặc dấu ấn sinh học đặc trưng do khối u tạo ra, từ đó nhận biết đúng khu vực cần tiếp cận. Những dấu ấn sinh học này được ví như các mẩu bánh mì chỉ đường, giúp thiết bị nhận dạng tín hiệu hóa học và tiến gần hơn đến khối u. Cách tiếp cận này biến chính đặc điểm hóa học của khối u thành hệ thống dẫn đường tự nhiên, giảm nhu cầu sử dụng thiết bị điều khiển từ bên ngoài. Khi đến đủ gần mục tiêu, thiết bị sẽ phát thuốc sau khi phát hiện nồng độ của một phân tử báo hiệu vượt qua ngưỡng xác định. Cơ chế kích hoạt theo ngưỡng giúp thuốc được giải phóng tại nơi cần thiết, thay vì phân tán sớm trong những vùng khác của cơ thể. Theo Ebbens, nhận diện khối u bằng các hóa chất báo hiệu có thể tạo ra phương pháp điều trị lý tưởng, bởi tín hiệu được phát ra ngay từ mục tiêu. Nghiên cứu hiện tập trung vào khả năng thay đổi hình dạng của vật liệu để phản ứng với dấu hiệu hóa học, một hướng tiếp cận được xem là mới. Khi cấu trúc biến đổi, thuốc có thể được giải phóng từ bề mặt thiết bị thông qua việc mở các lỗ bọt khí hoặc tạo ra hiện tượng bong tróc vật lý. Những biến đổi này cho phép thiết bị vừa vận chuyển thuốc, vừa hoạt động như một hệ thống phân phối được kích hoạt đúng thời điểm. Tuy nhiên, công nghệ vẫn đang ở giai đoạn cơ bản, nên còn cần nhiều nghiên cứu để đánh giá khả năng di chuyển, nhận diện và giải phóng thuốc chính xác. Dự án bắt đầu từ tháng 9 năm 2011, với khoản tài trợ trị giá 896.741 bảng Anh dành cho hoạt động nghiên cứu và phát triển. Khoản đầu tư này hỗ trợ các nhà khoa học khảo sát vật liệu, cơ chế tự lắp ráp và phản ứng của thiết bị trước những tín hiệu hóa học phù hợp. Nếu vượt qua được các thách thức kỹ thuật, thiết bị bọc nam châm vận chuyển viên thuốc nano có thể mở ra hướng điều trị ít phụ thuộc bệnh viện. Theo dự báo được nêu trong nghiên cứu, doanh thu từ lĩnh vực này có thể đạt khoảng 2.650 triệu đô-la Mỹ, tương đương 1.653 triệu bảng Anh, trước năm 2015. Dù những con số thương mại thuộc về kỳ vọng tương lai, nghiên cứu vẫn cho thấy y học nano đang tìm cách đưa thuốc đến đúng khối u bằng cơ chế thông minh hơn.