Phát triển thành công ổ cắm sinh học dưới da, sạc pin thiết bị y tế chỉ bằng một lần đâm kim
Các nhà khoa học vừa phát triển thành công một thiết bị ổ cắm sinh học cấy ghép dưới da, cho phép sạc pin và truyền dữ liệu cho các thiết bị y tế chỉ qua một lần đâm kim đơn giản.
Một thách thức lớn trong lĩnh vực điện tử sinh học hiện nay là các cổng kết nối lộ ra ngoài da rất dễ gây nhiễm trùng, trong khi ăng-ten sạc không dây lại quá cồng kềnh.
Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Irvine (Mỹ) đã chế tạo thiết bị có tên gọi "Ổ cắm điện tử sinh học cấy ghép" (IBO). Thiết bị này nằm hoàn toàn ẩn dưới lớp da và chỉ được kết nối khi có nhu cầu sạc pin, bảo trì hoặc truy xuất dữ liệu.
Về cấu tạo, thiết bị phần lớn làm từ nhựa xốp mềm có các lỗ li ti rộng khoảng 150 micromet, tương đương đường kính của một kim tiêm rất nhỏ. Lớp xốp này được phủ một hợp chất dẫn điện siêu mỏng từ 100 đến 200 nanomet, sau đó bọc ngoài bằng lớp cao su silicone để cách điện và bảo vệ. Nhiều lớp xốp được xếp chồng lên nhau tạo thành một mô-đun hoàn chỉnh.
Theo ông Hyung Joon Shim, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ về kỹ thuật điện tại Đại học California, Irvine, thiết bị sẽ nằm an toàn dưới da giữa các lần sử dụng và người dùng chỉ cần cắm kim vào khi cần, sau đó rút ra ngay lập tức.
Trong các thử nghiệm trên chuột, các nhà khoa học đã nối ổ cắm này với hệ thống cấy ghép giao diện thần kinh để sạc pin và truyền dữ liệu. Tốc độ truyền tải đạt tới gần 16 Mbps, tương đương tốc độ tối đa của các thiết bị thử nghiệm.
Trong một thử nghiệm riêng biệt trên lợn, ổ cắm được nối với các thiết bị kích thích, truyền thành công các xung điện 20 microampe kéo dài 100 miligiây liên tục trong thời gian dài. Cấu trúc xốp của thiết bị vẫn bền vững, không bị nứt vỡ ngay cả sau hơn 100 lần đâm kim với nhiều kích cỡ khác nhau.
Đáng chú ý, thiết bị cấy ghép đã nằm dưới da chuột hơn một năm mà không bị suy giảm chất lượng hay gây ra bất kỳ biến chứng rõ rệt nào.
Bà Jennifer Gelinas, Phó giáo sư về nhi khoa, giải phẫu và sinh học thần kinh tại trường, nhận định an toàn dài hạn là yêu cầu tối quan trọng đối với mọi công nghệ cấy ghép.
Khi đưa vào ứng dụng thực tế trên người, kết nối có thể được cố định bằng băng keo y tế tương tự như cách dùng cho kim truyền tĩnh mạch thông thường. Cảm giác khi đâm kim qua da chỉ gây khó chịu nhẹ giống như một mũi tiêm tiêu chuẩn. Vì kim không cần lõi rỗng để dẫn chất lỏng, các phiên bản tương lai có thể được làm mỏng hơn nữa, kết hợp thuốc tê bôi ngoài da hoặc lớp phủ đặc biệt để giảm đau và viêm nhiễm.
Các nhà khoa học kỳ vọng ổ cắm này sẽ bổ sung hoàn hảo cho công nghệ không dây, phục vụ riêng cho các nhiệm vụ sạc nhanh hoặc truyền dữ liệu dung lượng lớn.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý rằng việc đánh giá mức độ đau, nguy cơ nhiễm trùng và phản ứng của mô cơ thể qua nhiều lần cắm kim vẫn là điều bắt buộc trước khi tiến hành thử nghiệm trên người.











