Phát triển loại rô-bốt mềm có khả năng mang nhiều loại thuốc khác nhau qua cơ thể

Các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không Vũ trụ (MAE) thuộc Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) đã xây dựng dựa trên công trình trước đó để tạo ra một robot mềm cỡ hạt có thể xâm nhập vào cơ thể và được điều khiển bằng từ trường để di chuyển đến mục tiêu cụ thể.

Khi đến đó, nó có thể nhanh chóng hoặc chậm rãi giải phóng thuốc mà nó đã lưu trữ trong khung nhỏ bé của mình. Mặc dù loại công nghệ sinh học quy mô nhỏ này không phải là mới lạ nhưng thực tế là nó có bốn ngăn có thể chứa và giải phóng các loại thuốc khác nhau.

"Trong công trình này, chúng tôi đã đề xuất một robot mềm kích thước milimet, có thể được kích hoạt bằng các từ trường xen kẽ để phân phối bốn loại thuốc với trình tự phân phối thuốc và liều lượng có thể lập trình lại. Chức năng phân phối thuốc này là chưa từng có đối với các robot quy mô nhỏ vì phần lớn robot hiện có như vậy chỉ có thể vận chuyển tối đa một loại thuốc.

Mặc dù có những robot thu nhỏ hiếm hoi có thể mang nhiều loại thuốc nhưng những robot như vậy không thể thay đổi trình tự phân phối thuốc và liều lượng của chúng. Những robot này không thể vận chuyển nhiều hơn ba loại thuốc, phân phối thuốc một cách có chọn lọc, duy trì khả năng di chuyển hoặc giải phóng thuốc của chúng tại nhiều vị trí. 

Trong khi đó, robot mềm của chúng tôi có tiềm năng lớn trong hỗ trợ liệu pháp kết hợp mục tiêu tiên tiến, trong đó bốn loại thuốc phải được đưa đến các vị trí bệnh khác nhau, mỗi loại có trình tự và liều lượng thuốc cụ thể" - nhà nghiên cứu chính của MAE, Trợ lý Giáo sư Lum Guo Zhan cho biết.

Trước đó, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một robot nhỏ có thể "bơi" qua các lỗ hổng và giữ chặt vật thể nhỏ, cũng được điều khiển bằng nam châm. Nhưng sự phát triển mới bao gồm một con robot nhỏ được làm từ các hạt vi mô từ tính và polyme, là một bước tiến lớn trong việc cung cấp thuốc có mục tiêu và cá nhân hóa tương thích sinh học.

Robot nhỏ bé này là robot đầu tiên trong loại này cho thấy cả tính tương thích sinh học và hiệu quả trong việc giải phóng có kiểm soát nhiều loại thuốc khác nhau tại các vị trí khác nhau. Điều này có tiềm năng trở thành một cách thức thay đổi cuộc chơi để cung cấp liệu pháp.

Robot mềm NTU có kích thước bằng một hạt gạo.

“Là bác sĩ thực hiện các thủ thuật ít xâm lấn, hiện tại chúng tôi sử dụng ống thông và dây để di chuyển qua các mạch máu để điều trị các vấn đề. Nhưng tôi có thể thấy trước rằng sẽ không lâu nữa, phương pháp này sẽ bị thay thế bởi những chú rô-bốt nhỏ có thể tự động bơi qua cơ thể để tiếp cận những nơi mà chúng ta không thể tiếp cận bằng công cụ của mình.

Những chú rô-bốt này có thể ở nguyên vị trí và giải phóng thuốc theo thời gian, điều này sẽ an toàn hơn nhiều so với việc để ống thông hoặc stent bên trong cơ thể trong thời gian dài. Đây là bước đột phá y khoa sắp xảy ra", Tiến sĩ Yeo Leong Litt Leonard, bác sĩ phẫu thuật tại Khoa Thần kinh, Khoa Y, Bệnh viện Đại học Quốc gia và Bệnh viện Đa khoa Ng Teng Fong, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết.

Lum - người đã nghiên cứu về robot cỡ nhỏ trong 11 năm cũng tin rằng công nghệ mới này có tiềm năng thay đổi bộ mặt của các thủ thuật y tế xâm lấn và cung cấp phương pháp điều trị có mục tiêu và hiệu quả hơn.

Robot vẫn chưa trải qua thử nghiệm lâm sàng, cho đến nay đã chứng minh được rằng nó có thể di chuyển qua nhiều độ nhớt chất lỏng khác nhau mô phỏng môi trường mà nó sẽ phải đối mặt trong cơ thể con người. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nó có thể di chuyển đến bốn vùng khác nhau, với tốc độ từ 0,30 mm đến 16,5 mm mỗi giây, để giải phóng một loại thuốc cụ thể tại mỗi điểm. Hơn nữa, các kỹ sư có thể điều khiển thiết bị để giải phóng thuốc chậm trong hơn tám giờ và họ tin rằng robot có tiềm năng cung cấp cả thuốc ngay lập tức và thuốc kéo dài, tùy theo nhu cầu của bệnh nhân.

Nhóm nghiên cứu NTU hiện đang xem xét phát triển các robot mềm thậm chí còn nhỏ hơn, có thể sử dụng để vượt qua hàng rào máu não để tìm khối u và điều trị ung thư bàng quang, ung thư đại tràng. Và sau khi thiết bị hoàn thành nhiệm vụ của mình, nó có thể được lấy ra khỏi cơ thể một cách an toàn - chỉ cần điều khiển nó trở lại theo cách nó đã đi vào.

"Chúng tôi muốn để robot của mình đảo ngược quỹ đạo và thoát ra qua điểm vào của nó sau khi đã thực hiện các phương pháp điều trị cần thiết. Vì robot quy mô nhỏ có thể khai thác kích thước của nó để tiếp cận cơ thể con người một cách không xâm lấn thông qua các lỗ mở tự nhiên hoặc qua lỗ kim, chúng cũng có thể thoát ra qua các lỗ mở này", Lum giải thích. 

An Hạ