Các nhà nghiên cứu tại Viện Công Nghệ Massachusetts (MIT) vừa cho biết họ đã chế tạo thành công một ống tiêm áp suất cao có thể đưa thuốc xuyên qua da mà không cần đến kim tiêm. Đặc biệt hơn, ống tiêm này còn có thể được lập trình liều lượng thuốc đưa vào cũng như độ sâu mà thuốc cần đạt đến. Nhiều ...
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công Nghệ Massachusetts (MIT) vừa cho biết họ đã chế tạo thành công một ống tiêm áp suất cao có thể đưa thuốc xuyên qua da mà không cần đến kim tiêm. Đặc biệt hơn, ống tiêm này còn có thể được lập trình liều lượng thuốc đưa vào cũng như độ sâu mà thuốc cần đạt đến.
Nhiều thập niên trước đó, các nhà khoa học đã cố gắng phát triển các giải pháp đưa thuốc vào cơ thể và một trong những giải pháp mà họ tìm ra là miếng dán y dược. Tuy nhiên, nhược điểm của miếng dán này là chỉ cho các loại thuốc có phân tử nhỏ hơn kích thước lỗ chân lông đi qua da.
Sau đó, do nhu cầu sử dụng ống tiêm không kim ngày càng tăng, nhiều nhà khoa học khác cũng đã nghĩ đến ống tiêm dùng áp suất cao để bơm thuốc vào da như nhóm ở MIT, và một số ống tiêm loại đó thực sự đã được thương mại hóa trên thị trường. Tuy nhiên, nhược điểm của các ống tiêm này là chúng không thể tùy biến được về liều lượng thuốc cũng như áp suất tiêm, do cơ chế của chúng dựa trên lực đẩy của lò xo đi cùng.
Đứng trước tình hình đó, nhóm nghiên cứu ở MIT đã quyết định phát triển một loại ống tiêm có thể chuyển lượng thuốc mình muốn đến độ sâu tùy ý dưới da. Thay vì dùng lò xo, họ sử dụng một thiết bị có cơ chế khác gọi là bộ kích thích lực Lorentz (Lorentz-force actuator).
Bộ kích thích này có một nam châm kích thước nhỏ nhưng rất mạnh được bao quanh bởi một cuộn dây gắn vào piston ở bên trong ống tiêm. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, bộ kích thích này sẽ tương tác với từ trường và tạo ra lực rất mạnh đẩy piston về phía trước, khiến thuốc phun với áp suất cao và vận tốc lớn xuyên qua mũi ống tiêm đi vào sâu trong da. Kích thước mà vết tiêm này để lại chỉ nhỏ bằng vòi hút của các chú muỗi.
Ưu điểm của cơ chế mới là áp suất tác động lên thuốc luôn luôn có thể được điều chỉnh bởi việc gia giảm dòng điện chạy qua ống dây. Do đó, nó cho phép tùy chỉnh lượng thuốc và độ sâu thuốc đến dưới da một cách chính xác và hiệu quả.
Trong quá trình thử nghiệm, nhóm cũng thấy rằng cùng một áp lực thuốc nhưng với những đối tượng/vùng da khác nhau thì độ sâu thâm nhập của thuốc cũng khác đi. Từ đó, các profile tương ứng với các đối tượng khác nhau như trẻ em, phụ nữ, trung niên... cũng đã được nhóm lập ra nhằm mục đích tạo sự thuận tiện khi sử dụng thực tế.
Về tác dụng của loại ống tiêm mới, các nhà khoa học nói rằng bên cạnh việc giảm đau đớn cho người bị tiêm cũng như không còn hiện tượng lấy sai ven thì nó còn giúp các y bác sĩ tránh được sự lây nhiễm bệnh do bất cẩn bị kim đâm trúng. Điều không hiếm gặp đối với các nhân viên y tế luôn phải làm việc với các ống tiêm truyền thống.
Nhóm nghiên cứu cho biết hiện tại họ cũng đang nghiên cứu một phiên bản khác của thiết bị có tác dụng đưa thuốc ở dạng bột rắn qua da bằng cách lập trình cho thiết bị dao động, từ đó biến bột thuốc thành dạng “lỏng hóa”. Ở dạng này, bột thuốc có thể được chuyển qua da giống như trong trường hợp chất lỏng.
Được biết, loại ống tiêm mới này sẽ xuất hiện trong tương lai không xa trên thị trường. Lúc đó, điều chắc chắn là sẽ không còn nỗi lo sợ bị đau khi tiêm nữa.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts, thường được gọi là MIT, đã phát triển thành công một loại ống tiêm áp suất cao, có khả năng đưa thuốc xuyên qua da mà không cần sử dụng kim tiêm truyền thống. Điểm đáng chú ý nhất của thiết bị nằm ở khả năng lập trình, cho phép người sử dụng điều chỉnh chính xác lượng thuốc cần đưa vào cơ thể cũng như độ sâu mà thuốc phải đạt tới bên dưới da. Nếu được thương mại hóa như dự kiến, công nghệ này có thể làm thay đổi trải nghiệm tiêm thuốc, vốn thường gắn với cảm giác đau, nỗi sợ kim tiêm và nguy cơ nhân viên y tế vô tình bị kim đâm. Trong nhiều thập niên, giới khoa học đã tìm kiếm những phương pháp đưa thuốc vào cơ thể mà không cần kim, trong đó miếng dán y dược từng được xem là một hướng tiếp cận đầy triển vọng.
Tuy nhiên, miếng dán chỉ phù hợp với những loại thuốc có phân tử nhỏ hơn kích thước lỗ chân lông, khiến phạm vi ứng dụng của phương pháp này bị giới hạn đáng kể. Khi nhu cầu về thiết bị tiêm không kim tăng lên, một số nhóm nghiên cứu đã chuyển sang giải pháp dùng áp suất cao để đẩy thuốc xuyên qua da, thậm chí vài sản phẩm tương tự đã được thương mại hóa. Những thiết bị trên thị trường vẫn tồn tại một nhược điểm quan trọng, bởi cơ chế dựa vào lực đẩy của lò xo khiến chúng khó điều chỉnh linh hoạt lượng thuốc và áp suất tiêm theo từng trường hợp. Vì vậy, nhóm nghiên cứu MIT tập trung phát triển một thiết bị có thể đưa đúng lượng thuốc mong muốn tới độ sâu tùy ý, thay vì phụ thuộc vào một mức lực cố định từ lò xo.
Thay cho lò xo, các nhà khoa học sử dụng bộ kích thích lực Lorentz, một cơ cấu tạo lực dựa trên tương tác giữa dòng điện chạy qua cuộn dây và từ trường của nam châm. Bộ kích thích này gồm một nam châm nhỏ nhưng rất mạnh, được bao quanh bởi cuộn dây gắn với piston nằm bên trong ống tiêm, tạo nên hệ thống truyền lực gọn và có thể điều khiển. Khi dòng điện đi qua cuộn dây, tương tác từ trường tạo ra lực đủ mạnh để đẩy piston tiến về phía trước, khiến thuốc phun qua đầu ống với áp suất cao và vận tốc lớn. Dòng thuốc từ thiết bị xuyên qua da tạo ra vết tiêm cực nhỏ, được mô tả chỉ tương đương kích thước vòi hút của một con muỗi, nhờ đó hứa hẹn giảm đáng kể tổn thương tại vị trí tiêm.
Ưu thế cốt lõi của thiết kế mới là áp suất tác động lên thuốc có thể thay đổi liên tục bằng cách tăng hoặc giảm cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi kiểm soát được áp suất, thiết bị cũng có thể điều chỉnh lượng thuốc được phun ra và độ sâu thuốc đi vào dưới da, đáp ứng chính xác hơn những yêu cầu khác nhau trong điều trị. Trong quá trình thử nghiệm, nhóm MIT nhận thấy cùng một áp lực thuốc không phải lúc nào cũng tạo ra cùng một độ sâu thâm nhập, bởi đặc điểm của đối tượng và từng vùng da có thể khác nhau. Phát hiện này cho thấy một thông số tiêm cố định khó đáp ứng đồng đều cho mọi người, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cá nhân hóa thiết bị trước khi sử dụng rộng rãi.
Để giải quyết vấn đề, các nhà nghiên cứu đã xây dựng những hồ sơ điều chỉnh tương ứng với nhiều nhóm đối tượng khác nhau, gồm trẻ em, phụ nữ và người trung niên. Những hồ sơ này nhằm giúp người sử dụng lựa chọn thiết lập phù hợp thuận tiện hơn trong thực tế, thay vì phải tự ước lượng áp suất hoặc độ sâu cho từng lần tiêm. Về mặt y tế, ống tiêm không kim có thể giúp người bệnh bớt đau đớn, đồng thời loại bỏ tình trạng lấy sai ven, vấn đề vẫn có thể xảy ra khi sử dụng kim tiêm truyền thống. Thiết bị cũng được kỳ vọng giúp nhân viên y tế giảm nguy cơ lây nhiễm bệnh do bất cẩn bị kim đâm trúng, một tai nạn không hiếm gặp trong môi trường chăm sóc sức khỏe.
Dù vậy, giá trị của công nghệ không chỉ nằm ở việc loại bỏ cây kim, mà còn ở khả năng kiểm soát liều lượng và độ sâu, hai yếu tố thường khó tùy biến trên thiết bị dùng lò xo. Nhóm nghiên cứu hiện tiếp tục phát triển một phiên bản khác, có thể đưa thuốc dạng bột rắn xuyên qua da bằng cách lập trình cho thiết bị tạo ra dao động phù hợp. Nhờ dao động, bột thuốc có thể được chuyển sang trạng thái “lỏng hóa”, sau đó đi qua da theo nguyên lý tương tự quá trình đưa thuốc ở dạng chất lỏng. Hướng phát triển này mở rộng khả năng ứng dụng của công nghệ, vì thuốc không nhất thiết phải được chuẩn bị dưới dạng dung dịch trước khi đưa vào cơ thể.
Các nhà khoa học cho biết loại ống tiêm mới dự kiến xuất hiện trên thị trường trong tương lai không xa, mở ra triển vọng thay đổi cách con người tiếp cận những mũi tiêm hằng ngày.
