Cảm biến giúp người bị rối loạn lưỡng cực theo dõi mức độ thuốc qua mồ hôi
Cảm biến đeo do các nhà nghiên cứu của Đại học Nam California phát triển hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả điều trị và an toàn thuốc cho hàng triệu bệnh nhân dùng lithium để điều trị rối loạn lưỡng cực.
Thuốc Lithium thường được sử dụng để điều trị bệnh rối loạn lưỡng cực (bipolar disorder). Bằng cách khôi phục sự cân bằng một số chất dẫn truyền thần kinh, thuốc sẽ giúp ổn định tâm trạng và giảm các hành vi cực đoan. Nó có thể giảm tần suất các cơn hưng cảm, hạn chế các triệu chứng như phấn khích quá mức, lo sợ bị hại, cáu kỉnh, lo âu, nói nhanh và to, hành vi hung hăng, thù địch v.v
Dù lithium rất hiệu quả, nhưng thuốc này có “ngưỡng điều trị” rất hẹp — liều quá cao có thể gây độc, làm hỏng thận, tuyến giáp, thậm chí gây tử vong; còn liều quá thấp thì lại không có tác dụng.
Liều lượng lithium ở mỗi người khác nhau tùy cân nặng, chế độ ăn uống và các yếu tố sinh lý khác, nên bệnh nhân cần được xét nghiệm máu thường xuyên để đo nồng độ lithium. Hiện nay, việc này chỉ thực hiện được bằng cách lấy máu ở các phòng xét nghiệm, vốn tốn thời gian, bất tiện và đau đớn. Do đó, việc theo dõi lithium cá nhân hóa và dễ tiếp cận trở thành mục tiêu quan trọng trong điều trị rối loạn lưỡng cực.
“Chúng tôi muốn tạo ra một cảm biến dễ dùng, loại bỏ hoàn toàn việc phải lấy máu,” giáo sư Yasser Khan thuộc Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính của Đại học Nam California (Mỹ) chia sẻ.
Trong bài báo “Cảm biến lithium đeo được dựa trên transistor điện hóa hữu cơ cho sức khỏe tâm thần chính xác” công bố trên tạp chí Device, nhóm của Khan đã xác định mồ hôi là lựa chọn lý tưởng thay thế máu vì dễ thu thập, không xâm lấn và phản ánh nồng độ lithium theo thời gian thực. Để tiện hơn, thiết bị đeo của Khan còn tích hợp hệ thống kích thích ra mồ hôi bằng iontophoresis an toàn cho da, không cần vận động. Chỉ trong vài phút, thiết bị sẽ thu thập dữ liệu và gửi thẳng đến ứng dụng điện thoại, giúp bệnh nhân theo dõi mức lithium ngay tại nhà.
Đằng sau công nghệ này là một đổi mới quan trọng: sử dụng transistor điện hóa hữu cơ (OECT) được thiết kế riêng để phát hiện ion lithium. OECT phản ứng với tín hiệu ion trong chất lỏng rồi biến chúng thành dữ liệu điện tử có thể đọc được. Khác với các OECT thông thường, dựa vào các bước chế tạo phức tạp và không được tối ưu hóa cho lithium, cảm biến mới này dùng OECT được in bằng vật liệu mới, có khả năng nhận diện ion lithium một cách tối ưu.
“Chúng tôi đã phát triển toàn bộ hệ thống giám sát lithium — từ miếng dán cảm biến dựa trên OECT và cảm ứng mồ hôi theo yêu cầu đến bộ đọc tín hiệu điện tử và ứng dụng trên điện thoại thông minh – bằng một quy trình chế tạo đơn giản, có khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí. Mục tiêu của chúng tôi là giúp việc theo dõi lithium trở nên dễ dàng và thoải mái cho bệnh nhân y như xem đồng hồ đo sức khỏe hàng ngày.” Mohammad Shafiqul Islam, tác giả thứ nhất của nghiên cứu, hiện là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Phòng thí nghiệm Khan, cho biết.
Đây cũng là cảm biến lithium dựa trên OECT đầu tiên được in hoàn toàn — một tiến bộ quan trọng mở đường cho sản xuất quy mô lớn với chi phí thấp thấp khả thi.
Thiết bị đã được thử nghiệm với bệnh nhân của bác sĩ tâm thần Adam Frank tại Trường Y khoa Keck, Đại học Nam California. Kết quả cho thấy, các mẫu mồ hôi được thu thập bằng thiết bị đeo của Khan và kết quả đo nồng độ lithium từ chúng khá khớp với giá trị đo được từ những cảm biến trong các thiết bị thương mại cồng kềnh. Bệnh nhân tham gia đều phản hồi tích cực. Họ cảm thấy nhẹ nhõm khi có thể theo dõi sức khỏe mà không cần đến bệnh viện nhiều lần.
Bác sĩ Frank nói rằng việc theo dõi nồng độ lithium không xâm lấn sẽ giúp chăm sóc bệnh nhân dùng lithium tốt hơn, thay vì bắt họ phải thường xuyên lấy máu để kiểm tra mức độ thuốc. Việc theo dõi liên tục theo thời gian sẽ tăng độ an toàn khi dùng thuốc, cho phép điều chỉnh liều lượng phù hợp, tránh tác dụng phụ và nguy cơ ngộ độc.
Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu của Khan sẽ phát triển các thiết bị đeo tiên tiến hơn, được tích hợp trí tuệ nhân tạo AI để tự động điều chỉnh liều lithium, tối ưu hiệu quả điều trị và hạn chế độc tính.
Phong Du dịch từ University of Southern California
