Miếng dán vi kim thông minh: Công nghệ thay thế lấy mẫu máu truyền thống

Việc lấy máu không chỉ gây đau đớn mà chỉ cung cấp thông tin về tình trạng sức khỏe tại thời điểm lấy mẫu. Nếu bác sĩ muốn theo dõi sự biến động của các dấu ấn sinh học trong cả ngày, họ phải lấy nhiều mẫu máu liên tục trong 24 giờ, điều này vừa bất tiện vừa phức tạp. Thêm vào đó, quá trình phân tích máu đòi hỏi nhiều bước xử lý để tách các thành phần như hồng cầu và tiểu cầu, khiến việc xét nghiệm trở nên khó khăn hơn.

Đó là lý do nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Bang North Carolina và Đại học North Carolina tại Chapel Hill (Hoa Kỳ) đã phát triển một thiết bị mới - miếng dán vi kim sinh học. Thiết bị này được thiết kế gồm một lớp vỏ polymer bao bọc ba lớp vật liệu: lớp hydrogel polyacrylamide chứa glycerol ở phía trên, một dải giấy thấm ở giữa và lớp dưới cùng là hàng loạt kim siêu nhỏ cực sắc. Khi miếng dán được áp vào da, các vi kim xuyên nhẹ qua lớp biểu bì mà không chạm tới các đầu dây thần kinh, do đó hầu như không gây đau.

Khi tiếp xúc với dịch kẽ (ISF) chất lỏng bao quanh các tế bào dưới da, các kim được làm từ axit hyaluronic methacrylate sẽ hấp thụ và phồng lên, hút ISF vào dải giấy thấm. Nồng độ các dấu ấn sinh học trong dịch kẽ có tương quan chặt chẽ với nồng độ trong máu.

Miếng dán vi kim nguyên mẫu – vít đen ở trên duy trì áp lực hướng xuống để giữ cho kim tiếp xúc với da.

Tiếp theo, khi ISF di chuyển qua các kênh vi lưu đến lớp hydrogel, sự chênh lệch nồng độ glycerol giữa gel và ISF tạo ra áp suất thẩm thấu, tiếp tục kéo dịch kẽ từ da lên giấy cho đến khi giấy no chất lỏng.

Cuối cùng, miếng dán được tháo ra khỏi da, dải giấy được lấy ra để phân tích. Theo Giáo sư Michael Daniele - Trưởng nhóm nghiên cứu có liên kết với cả hai trường đại học, đây là quy trình xét nghiệm sinh học đơn giản và hiệu quả: "Dịch kẽ là một mẫu 'sạch' hơn so với máu, không cần xử lý phức tạp trước khi xét nghiệm".

Trong các thử nghiệm trên mô hình da nhân tạo, miếng dán có thể thu được một lượng ISF đủ để phân tích chỉ sau 15 phút và có thể tiếp tục hút và lưu trữ dịch này trong tối đa 24 giờ. Nhóm nghiên cứu đã đo chính xác nồng độ cortisol trong ISF và đang phát triển các thiết bị điện tử tích hợp để tự động xử lý mẫu. Ngoài ra, những cảm biến tương tự để đo các chỉ dấu sinh học khác cũng đang được phát triển.

Giá thành sản xuất chủ yếu nằm ở phần kim siêu nhỏ, tuy nhiên nhóm nghiên cứu kỳ vọng chi phí tổng thể sẽ cạnh tranh với các xét nghiệm máu truyền thống. "Lấy máu đòi hỏi ống nghiệm, kim tiêm và thường cần nhân viên y tế thực hiện. Miếng dán thì không cần những điều đó", Daniele chia sẻ. 

Hiện tại, công nghệ này đang được thử nghiệm lâm sàng trên người.

Tiểu My (theo Newatlas)