Robot siêu nhỏ làm nhiệm vụ “dẫn thuốc”

Hạn chế tác dụng phụ của thuốc

Bradley J. Nelson, giáo sư về robot và hệ thống thông minh tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: Robot được điều hướng bằng nam châm này có tiềm năng hỗ trợ điều trị phình động mạch, ung thư não nguy hiểm và các dị dạng động - tĩnh mạch. Nó có thể giúp giải quyết các tắc nghẽn gây đột quỵ, đưa kháng sinh đến vùng nhiễm hoặc chuyển thuốc chống ung thư trực tiếp vào khối u mà không gây tác dụng phụ cho các cơ quan khác.

Giáo sư Nelson chia sẻ: "Chúng tôi chỉ chạm tới phần nổi của tảng băng chìm". Ông tin rằng các bác sĩ phẫu thuật sẽ sớm xem xét ứng dụng thiết bị này và "có nhiều ý tưởng để khai thác khả năng của nó". Thiết bị đã được thử nghiệm thành công trên lợn, loài có hệ mạch máu tương tự con người, cũng như trên các mô hình mạch bằng silicon phục vụ đào tạo y khoa. Các nhà khoa học ước tính phải mất thêm khoảng 3-5 năm nữa trước khi robot siêu nhỏ này có thể bước vào các thử nghiệm lâm sàng.

Một trong những vấn đề ở nhiều loại thuốc đang được phát triển là chúng lan tỏa khắp cơ thể thay vì tập trung vào vùng cần điều trị. Chẳng hạn, khi uống aspirin để giảm đau đầu, hoạt chất sẽ đi vào máu và lưu thông toàn cơ thể. Việc thuốc tiếp cận những cơ quan không cần thiết là nguyên nhân gây ra tác dụng phụ. Công nghệ robot siêu nhỏ do các nhà khoa học ở Thụy Sĩ phát triển đang mở ra hướng giải quyết vấn đề này. Thiết bị có thể được điều khiển đến đúng vị trí cần điều trị thông qua bộ điều khiển chuyên dụng. Hệ thống điều hướng sử dụng 6 cuộn dây điện từ đặt xung quanh bệnh nhân, mỗi cuộn rộng khoảng 20-25cm. Các cuộn dây tạo ra từ trường để đẩy thiết bị về phía trước hoặc kéo theo hướng ngược lại.

Giáo sư Bradley J. Nelson cho biết, bằng cách kết hợp và điều chỉnh từng từ trường riêng lẻ, nhóm nghiên cứu có thể tạo ra dạng chuyển động chính xác cần thiết để hướng dẫn robot đi qua các mạch máu hoặc dịch não tủy. Từ trường đủ mạnh để di chuyển viên nang ngay cả khi nó phải đi ngược dòng chảy của máu. Robot được chế tạo từ các vật liệu an toàn trong y tế, bao gồm tantalum- một kim loại màu bạc có tính cản quang, giúp bác sĩ quan sát thông qua X-quang và các hạt nano oxit sắt có tính từ tính. Các hạt nano, tantalum và bản thân loại thuốc được liên kết với nhau trong một cấu trúc được tạo ra bằng gelatin.

Trong các thử nghiệm trên não lợn và cừu, nhóm nghiên cứu sử dụng hình ảnh X-quang theo thời gian thực để điều khiển robot với độ chính xác từng milimet. Trên lợn, thuốc đã được đưa đến đúng vị trí trong hơn 95% trường hợp. Thuốc được giải phóng nhờ từ trường biến thiên nhanh làm nóng và phân hủy gelatin. Trước khi ứng dụng trên người, các nhà nghiên cứu cần theo dõi cách cơ thể loại bỏ các hạt nano còn sót lại.

Tiềm năng của robot trong y học

Giáo sư Howie Choset, chuyên ngành robot và kỹ thuật y sinh tại Đại học Carnegie Mellon, nhận xét: "Tôi cố gắng không thổi phồng nhưng xét về khả năng cung cấp và ứng dụng cho chăm sóc chính xác cao, đây là nghiên cứu thú vị nhất tôi từng biết". Ông Choset không tham gia nghiên cứu này và có hơn 30 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực robot.

Marc Miskin, Phó giáo sư kỹ thuật điện và hệ thống tại Đại học Pennsylvania, đánh giá y sinh là một trong những ứng dụng được kỳ vọng nhất của robot, nhưng cũng là lĩnh vực thách thức nhất. "Ngành robot rất khó bắt đầu", Miskin nói. "Kỹ thuật y sinh đã khó, chế tạo nano và khoa học nano cũng vậy và nghiên cứu này nằm đúng tại giao điểm của những lĩnh vực đó". Miskin dự đoán nghiên cứu sẽ trở thành bước ngoặt, cho thấy một công nghệ đang tiến gần hơn tới khả năng ứng dụng lâm sàng sẽ thay đổi cách nghĩ của chúng ta.

Dù phải mất một thời gian nữa robot siêu nhỏ này mới có thể dùng trong điều trị cho con người. Robot phẫu thuật hiện đã được sử dụng tại nhiều cơ sở y tế trên thế giới. Theo Đại học California Davis Health, phẫu thuật do robot hỗ trợ đang được áp dụng trong các lĩnh vực tiêu hóa, tim mạch, phụ khoa, tai mũi họng và tiết niệu. Ưu điểm nổi bật nhất của công nghệ này là độ chính xác cao, chỉ can thiệp vào đúng vùng cần điều trị, hạn chế tác động lên các cơ quan lân cận.

Con người, dù được đào tạo bài bản, vẫn có thể mắc lỗi khi thao tác trong những không gian có biên độ rất nhỏ. Robot giúp giảm thiểu rủi ro đó, đồng thời hạn chế đau đớn, mất máu, nhiễm trùng và sẹo cho bệnh nhân. Các chuyên gia dự báo robot phẫu thuật sẽ ngày càng phổ biến. Bên cạnh đó, các hệ thống robot siêu nhỏ cũng đang được phát triển để hỗ trợ những quy trình phẫu thuật phức tạp hơn trong tương lai.