Sử dụng ánh sáng để tạo ra điện tử sinh học trong cơ thể sống
Nghiên cứu và phát triển điện tử sinh học của các vật liệu implant để tạo ra các vật liệu dẫn điện trong điều trị bệnh tật đang đạt được nhiều tiến bộ. Tuy nhiên, việc điều trị bằng điện tử sinh học lại có rất nhiều điểm phức tạp. Các nhà nghiên cứu tại trường đại học Lund Thụy Điển mới có một bước tiến để phát triển một phương pháp có cải tiến nhằm tạo ra các thiết bị điện tử sinh học chi tiết và thân thiện với các mô hơn.
Trong một nghiên cứu được xuất bản trên Advanced Science, các nhà nghiên cứu đã miêu tả cách họ sử dụng ánh sáng để tạo ra vật liệu dẫn điện đặt trực tiếp trong cơ thể sống, chứng tỏ hứa hẹn trong các thử nghiệm trên động vật.
Điện tử sinh học được sử dụng thành công trong điều trị bệnh rối loạn nhịp tim, động kinh và các bệnh thoái hóa thần kinh như Parkinson’s. Tuy vậy, ngày nay các phương pháp điện tử sinh học và implant đòi hỏi các mô phải đáp ứng với các điện cực. Điều này dẫn đến những điều phức tạp làm giới hạn ứng dụng.
Roger Olsson, giáo sư hóa sinh và phát triển thuốc ở ĐH Lund, giải thích các điện cực sinh học hiện nay thường dẫn đến những vấn đề phức tạp như viêm nhiễm, sẹo và sự không phù hợp về cơ học, đặc biệt trong các mô mềm như não.
“Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra các giải pháp tương thích về mặt sinh học để tích hợp được với cơ thể. Nghiên cứu này chứng tỏ chúng tôi đang đi đúng đường”.
Để đạt được điều đó, các nhà nghiên cứu đã phát triển một quá trình gọi là trùng hợp quang hóa phù hợp với cơ thể sống. Phương pháp này sử dụng vật liệu nhạy sáng như những khối cơ bản để hình thành các cấu trúc dẫn điện mềm trực tiếp trong cơ thể. Các cấu trúc này có thể được thiết kế để tích hợp tương xứng với các mô mềm như bộ não.
“Khi mô được phơi lộ với ánh sáng – xanh lam, xanh lá hoặc đỏ – một phản ứng nhanh xuất hiện trong năm đến 30 phút, hình thành một vật liệu mềm, một hydrogel có thể dẫn điện. Vật liệu này bao gồm các cấu trúc polymer và nước”, theo giải thích của Fredrik Ek, tác giả thứ nhất của công bố nói.
Fredrik Ek, cũng là một nhà nghiên cứu sinh hóa và phát triển thuốc tại ĐH Lund, cho biết thêm kỹ thuật sử dụng ánh sáng này cho phép sự hình thành của các cấu trúc điện tử sinh học chi tiết có thể tích hợp với các tế bào của cơ thể người.
“Điều này chưa từng thấy trước đây bởi các điện cực hình thành một cách trực tiếp trong các mô. Các cấu trúc được tạo ra thân thiện với mô và tương thích về mặt sinh học, khiến cho chúng trở nên phù hợp hơn các điện tử sinh học ngày nay trong việc tương tác với các hệ thống sinh học, như điều tiết các tín hiệu điện tử của dây thần kinh. Điều này có thể trở nên có ý nghĩa trong việc điều trị các bệnh về thần kinh và thoái hóa thần kinh”, Fredrik Ek nói.
Các nhà nghiên cứu mường tượng ra công nghệ này có thể chuyển đổi tương lai của các liệu pháp điện tử sinh học. Không như những implant truyền thống, các điện cực sinh học tạo ra ánh sáng xâm lấn một cách tối thiểu trong suốt quá trình cấy ghép và không đòi hỏi phải phẫu thuật để lấy ra, bởi vì chúng phân rã một cách tự nhiên sau khi sử dụng.
Bước tiếp theo là chuyển từ các ca thử nghiệm lâm sàng sớm trên cá hổ và phôi gà để đưa sang việc đánh giá ý tưởng này trên những mô hình động vật lớn hơn.
Bội Linh dịch từ Lund University
Nguồn: https://www.medicine.lu.se/article/using-light-create-bioelectronics-inside-body
