Chế tạo thành công máy tạo nhịp tim sử dụng kỹ thuật quang di truyền

Máy tạo nhịp tim là thiết bị nhỏ, hoạt động bằng pin được cấy vào ngực để điều chỉnh nhịp tim của những người mắc bệnh tim như rung nhĩ, một dạng nhịp tim không đều.

Theo Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ, tình trạng rối loạn nhịp tim khiến 54.000 ca nhập viện và khoảng 158.000 ca tử vong mỗi năm. Mặc dù máy tạo nhịp tim đảm bảo cuộc sống cho nhiều người, nhưng việc cấy ghép thiết bị là phẫu thuật xâm lấn và nhịp độ mà thiết bị cung cấp gây khó chịu và đau đớn.

"Tất cả tế bào bên trong tim đều bị tấn công cùng một lúc, bao gồm cả những thụ thể cảm giác đau, điều này khiến quá trình tạo nhịp hoặc khử rung tim trở nên đau đớn. Thiết bị ảnh hưởng đến cơ tim nói chung", Philipp Gutruf, trợ lý kỹ thuật y sinh tại Đại học Arizona (Mỹ) cho hay.

Máy tạo nhịp tim hiện nay yêu cầu 1 hoặc 2 điểm tiếp xúc với tim bằng móc và vít. Theo công bố, “nếu các cảm biến trên dây dẫn này phát hiện sự bất thường nguy hiểm, thiết bị sẽ gửi một cú sốc điện qua tim để thiết lập lại nhịp đập”. Để giải quyết những thách thức và giảm sự khó chịu cho bệnh nhân, Gutruf và một nhóm nhà khoa học Đại học Arizona đã thiết kế máy tạo nhịp tim không dây, không dùng pin, có thể được cấy bằng một quy trình ít xâm lấn hơn và khiến bệnh nhân ít đau hơn. Thiết kế bao trùm lên trái tim thay vì cấy ghép các dây dẫn, kết nối với các điểm tiếp xúc hạn chế.

Thiết bị được phát triển cho phép máy điều hòa nhịp tim gửi nhiều tín hiệu đến tim hơn, sử dụng thiết kế lưới, được chế tạo bằng phương pháp kỹ thuật số mới, bao trùm toàn bộ trái tim. Giải pháp này sử dụng một kỹ thuật được gọi là di truyền quang học (một kỹ thuật trong khoa học thần kinh) có thể giảm đau cho bệnh nhân sử dụng máy tạo nhịp tim bằng cách "bỏ qua những thụ thể cảm giác đau của tim" đồng thời cũng cho phép máy điều hòa nhịp tim phản ứng với các bất thường khác nhau theo những phương thức tốt hơn.

Các nhà khoa học trích dẫn ví dụ: Trong cơn rung nhĩ, các ngăn trên và dưới của tim không đập song song và vai trò của máy tạo nhịp tim là làm cho các ngăn tâm nhĩ đập đồng bộ. Máy tạo nhịp tim không dây, không dùng pin này là công cụ thực sự thay đổi phương pháp điều trị cho bệnh nhân bệnh tim mãn tính. Công nghệ mới phát triển này có thể cung cấp ứng dụng cứu mạng như khử rung nhĩ, khử rung thất và liệu pháp tái đồng bộ cho bệnh nhân suy tim, nơi kích thích tế bào cụ thể và đa điểm được kích hoạt bằng ánh sáng. Thiết bị chỉ sử dụng ánh sáng và kỹ thuật quang di truyền, điều chỉnh các tế bào nhạy cảm với ánh sáng và sử dụng ánh sáng để tác động đến hành vi của các tế bào đó.

Ảnh minh hoạ

GS Igor Efimov tại Đại học Northwestern - nơi thử nghiệm thiết bị trong phòng thí nghiệm cho biết: Các thiết bị tạo nhịp tim hiện nay phải thúc đẩy toàn bộ trái tim, thiết bị mới này có thể nhắm mục tiêu chính xác hơn nhiều, giúp khử rung tim hiệu quả hơn và ít đau đớn hơn. Công nghệ này giúp cuộc sống của bệnh nhân trên khắp thế giới dễ dàng hơn, đồng thời giúp các nhà khoa học và bác sĩ tìm hiểu thêm về những phương pháp theo dõi, điều trị bệnh tim mới.

Mô hình mới chưa được thử nghiệm trên người, có bốn cấu trúc giống như cánh hoa được làm bằng màng mỏng, linh hoạt, chứa các nguồn sáng và một điện cực ghi. Những cánh hoa bao bọc trái tim thay đổi hình dạng khi tim đập và thậm chí gấp lại xung quanh các cạnh của cơ quan bảo vệ nó.

Gutruf cho biết: “Thiết bị này có một máy tính trên bo mạch, có thể nhập các thuật toán khác nhau cho phép tạo nhịp tim theo cách phức tạp hơn. Thiết bị được tạo ra để theo dõi, nghiên cứu và thực hiện các giải pháp trị liệu hiệu quả hơn".

Thay vì tín hiệu điện, máy tạo nhịp tim mới sử dụng ánh sáng để tác động đến tim. Điều này cho phép thiết bị tiếp tục ghi lại thông tin của tim khi máy tạo nhịp tim phải khử rung tim. Thiết bị không yêu cầu pin mà sử dụng nguồn điện không dây từ bên ngoài, do đó tiết kiệm cho bệnh nhân điều trị nhịp tim khỏi việc thay thế pin trong thiết bị từ 5 đến 7 năm một lần. Thiết bị đã thử nghiệm thành công trong mô hình động vật. Một khi công việc được mở rộng, máy điều hòa nhịp tim có thể là một cứu cánh thực sự cho hàng triệu người.

Bảo Lâm