Mang “nhà thuốc” trong người

Ý tưởng “mang nhà thuốc trong người” bắt đầu từ một câu hỏi táo bạo của chuyên gia kỹ thuật sinh học Robert Langer tại Viện Công nghệ Massachusetts, vào năm 1993. Khi ấy, ông nghĩ rằng những thiết bị vốn dùng để chế tạo chất bán dẫn có thể được tận dụng nhằm tạo ra các kho thuốc siêu nhỏ, cấy trực tiếp vào cơ thể người bệnh. John Santini, khi đó đang thực tập trong phòng thí nghiệm của Langer, bị cuốn hút bởi ý tưởng này và đăng ký chương trình đào tạo tiến sĩ tại MIT để biến nó thành hiện thực. Con đường từ ý tưởng đến thiết bị hoạt động được không hề ngắn, bởi việc chế tạo một công cụ đủ nhỏ, đủ chính xác, đồng thời an toàn khi nằm bên trong cơ thể là thách thức rất lớn. Santini đã dành 17 năm nghiên cứu miệt mài, với nguồn kinh phí đầu tư lên tới nhiều chục triệu USD, trước khi đạt được thành quả đáng kể. Nỗ lực ấy được đền đáp bằng thiết bị do MicroChips phát triển, công ty được Santini và Langer thành lập vào năm 1999. Trong năm được đề cập, MicroChips dự kiến thử nghiệm thiết bị trên những bệnh nhân mắc chứng loãng xương, mở đầu cho một hướng điều trị không còn phụ thuộc hoàn toàn vào các mũi tiêm định kỳ. Thiết bị có lớp vỏ titanium, kích thước tương đương một chiếc máy nhắn tin, bên trong chứa một đế chip silicon được thiết kế đặc biệt để lưu trữ thuốc. Một antenna phẳng gắn ở mặt bên cho phép thiết bị truyền, nhận tín hiệu vô tuyến từ bên ngoài cơ thể, trong phạm vi khoảng vài km. Đế chip này có 100 “hồ chứa” nhỏ, mỗi hồ chứa chỉ rộng khoảng 1/3.000 ml, đủ để lưu trữ từng phần thuốc theo cách được kiểm soát. Khi nhận lệnh điện tử phù hợp, các hồ chứa có thể lần lượt mở ra, giải phóng thuốc vào cơ thể thay vì yêu cầu bệnh nhân tự tiêm hoặc đến cơ sở y tế thường xuyên. Cơ chế điều khiển từ xa tạo ra khả năng thay đổi thời điểm, tần suất, thậm chí liều lượng sử dụng, tùy theo thiết kế điều trị và yêu cầu của từng trường hợp. Thử nghiệm đầu tiên sẽ kiểm tra liệu thiết bị có thể thay thế một năm tiêm hormone tuyến cận giáp cho bệnh nhân loãng xương hay không, trong khi vẫn bảo đảm thuốc được cung cấp đúng cách. Các nhà khoa học đã thực hiện được những bước quan trọng gồm chuẩn bị hormone theo công thức, đóng gói hormone vào thiết bị, rồi giải phóng thuốc bằng tín hiệu điều khiển. Nếu kết quả đáp ứng yêu cầu, công nghệ này có thể loại bỏ phần đáng kể sự bất tiện, đau đớn và gián đoạn sinh hoạt do việc tiêm chích kéo dài. Tiềm năng của “nhà thuốc” cấy ghép không dừng ở bệnh loãng xương, bởi thiết bị tương tự còn có thể được đặt gần khối u để đưa thuốc trực tiếp đến khu vực cần điều trị. Cách tiếp cận này giúp bệnh nhân không phải vượt quãng đường xa đến trung tâm ung thư hằng tuần chỉ để nhận thuốc theo lịch. Trong những thiết kế phù hợp, thuốc có thể được tập trung tại khối u, đồng thời liều điều trị được tăng lên khi bác sĩ hoặc hệ thống điều khiển yêu cầu. Công nghệ MicroChips còn được hướng tới việc hỗ trợ theo dõi đường huyết ở bệnh nhân tiểu đường, lĩnh vực vốn gặp trở ngại bởi môi trường bên trong cơ thể. Các thiết bị đo glucose hiện có thường chỉ hoạt động khoảng một tuần trước khi những chất dịch cơ thể làm bẩn các hóa chất dùng trong quá trình đo. Tình trạng đó khiến việc theo dõi lâu dài trở nên khó khăn, đồng thời đòi hỏi người bệnh phải thay thiết bị hoặc thực hiện các bước kiểm tra bổ sung. Thiết bị của MicroChips sử dụng nhiều chuỗi cảm biến, được bịt kín bên dưới một tấm màng platinum cực mỏng nhằm bảo vệ chúng khỏi tác động gây hỏng. Khi một chuỗi cảm biến mất khả năng hoạt động, chuỗi khác sẽ được mở ra để tiếp tục thực hiện nhiệm vụ đo lường. Từ một ý tưởng nảy sinh tại MIT, công nghệ này vì thế mở ra viễn cảnh thuốc và cảm biến cùng hiện diện trong cơ thể, hoạt động âm thầm, nhận lệnh từ bên ngoài, giảm những lần can thiệp thường ngày cho bệnh nhân.