Theo dõi sức khỏe nội tạng bằng thiết bị cấy ghép

Mặc dù cơ thể có thể từ chối một cơ quan thậm chí nhiều năm sau khi cấy ghép, nhưng việc cho bệnh nhân và bác sĩ lâm sàng nhiều thời gian nhất để can thiệp là sự khác biệt giữa việc khôi phục cân bằng và bắt đầu lại quá trình cấy ghép kéo dài và gian khổ - nếu đó thậm chí là một lựa chọn. Và trong khi cuộc đua tìm kiếm nguồn thận hiến tặng tốt hơn đang diễn ra, thì đó là một quá trình diễn ra chậm chạp.

Toàn bộ cảm biến và thiết bị điện tử được kết nối nhỏ hơn 1/4 đồng xu.

Ở Mỹ, danh sách chờ hiện tại để có một quả thận mới là từ 3 đến 5 năm. Vì vậy, việc có thể liên tục theo dõi sức khỏe của quả thận mới quý giá sẽ thay đổi cuộc sống bệnh nhân. Thiết bị theo dõi mới này có kích thước chỉ 0,3cm x 0,7cm và dày 220 micron, được thiết kế để đặt trên thận, bên dưới lớp nang thận dạng sợi bao quanh và bảo vệ cơ quan này.

Bộ cấy mềm phát hiện những thay đổi nhiệt độ liên quan đến tình trạng viêm và những phản ứng khác thường gặp khi bị đào thải sớm. Nếu phát hiện thay đổi, cảnh báo sẽ được gửi không dây đến điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng. Vì quá trình đào thải thường bắt đầu một cách âm thầm nên thiết bị này giúp cảnh báo bệnh nhân về những thay đổi quan trọng mà không có triệu chứng rõ ràng.

Tiến sĩ Lorenzo Gallon, bác sĩ chuyên khoa thận cấy ghép của Northwestern Medicine, bình luận: “Tôi nhận thấy nhiều bệnh nhân thường xuyên cảm thấy lo lắng - không biết liệu cơ thể họ có đang đào thải cơ quan được cấy ghép hay không. Họ đã chờ đợi nhiều năm để được cấy ghép và cuối cùng nhận được một ca cấy ghép từ người thân hoặc người hiến tặng đã qua đời. Sau đó, họ dành phần đời còn lại để lo lắng về sức khỏe của cơ quan đó. Thiết bị mới của chúng tôi cung cấp một số biện pháp bảo vệ và việc giám sát liên tục giúp mang lại sự yên tâm”.

Có hơn 250.000 người ở Mỹ đang sống với một quả thận không phải từ bẩm sinh và bản thân việc cấy ghép chỉ là một phần quan trọng nhưng nhỏ bé trong hành trình. Hiện tại, sức khỏe cơ quan này được theo dõi thông qua xét nghiệm máu theo dõi nồng độ creatinine và nitơ urê trong máu, nhưng xét nghiệm có thể dao động vì những lý do không liên quan và dẫn đến kết quả âm tính và dương tính giả. Xét nghiệm sinh thiết, bao gồm việc đâm một cây kim dài để lấy mô từ cơ quan, là xâm lấn và có nguy cơ cao bị chảy máu, nhiễm trùng, đau và tổn thương các mô lân cận.

Gallon giải thích: “Thời gian quay vòng có thể khá dài, đồng thời chúng bị hạn chế về tần suất giám sát và yêu cầu phân tích bên ngoài cơ sở. Có thể phải mất 4 hoặc 5 ngày mới có kết quả. Và 4 hoặc 5 ngày đó rất quan trọng trong việc đưa ra quyết định kịp thời về việc chăm sóc bệnh nhân”.

Khi tìm kiếm một giải pháp thay thế, nhóm nhà nghiên cứu ở Northwestern coi nhiệt độ là dấu hiệu sinh học quan trọng cho thấy sự thải ghép ban đầu. Nhiệt độ tăng thường đi kèm với tình trạng viêm, đó là điều mà nhóm nhà khoa học đã thấy ở mô hình động vật. Nhiệt độ tăng vọt lên tới 0,6 độ C là dấu hiệu cảnh báo chính xác về trường hợp đào thải nội tạng sắp xảy ra.

Tác giả đầu tiên Surabhi Madhvapathy, một sinh viên tốt nghiệp trường Northwestern, nhận định: “Nhiệt độ của các cơ quan dao động theo chu kỳ hàng ngày trong điều kiện bình thường. Chúng tôi quan sát thấy sự thay đổi nhiệt độ tần số cao hơn bất thường xảy ra trong khoảng thời gian 8 và 12 giờ trong các trường hợp thải ghép”.

Thiết bị mới có một nhiệt kế độ nhạy cao, phát hiện những thay đổi nhiệt độ nhỏ ở thận. Nó cũng đo lưu lượng máu (nhưng nhiệt độ tỏ ra hiệu quả hơn khi là một hệ thống cảnh báo sớm). Cảm biến mềm được kết nối với một bộ thiết bị điện tử nhỏ; pin dạng đồng xu cung cấp năng lượng cho thiết bị và khả năng Bluetooth truyền dữ liệu đến các thiết bị thông minh bên ngoài gần đó.

Madhvapathy báo cáo: “Mọi thành phần điện tử đều được bọc trong một loại nhựa mềm, tương thích sinh học, nhẹ nhàng và linh hoạt đối với các mô mỏng manh của thận. Phẫu thuật chèn toàn bộ hệ thống, nhỏ hơn một phần tư, là một thủ tục nhanh chóng và dễ dàng”.

Việc đặt trên cơ quan bên dưới nang thận cho phép thiết bị giữ nguyên vị trí bất kể hoạt động thể chất. Mặc dù công nghệ đầu tiên này vẫn cần những nghiên cứu lớn hơn và thử nghiệm trên người, nhưng nhóm nhà khoa học đang nỗ lực cải tiến thiết kế cho phép sạc lại pin dạng đồng xu, nhờ đó thiết bị có thể tồn tại suốt đời. Nhóm nhà nghiên cứu cũng tin thiết bị có khả năng thích ứng để theo dõi những cơ quan cấy ghép khác.

Một trong những nhà khoa học tham gia dự án là Tiến sĩ Joaquin Brieva được ghép thận vào tháng 9/2022 và nhận thức sâu sắc về tác động của một thiết bị theo dõi thời gian thực như vậy đối với chất lượng cuộc sống của bệnh nhân.

Brieva, người không tham gia vào nghiên cứu, chia sẻ: “Trong vòng 2 ngày sau khi được cấy ghép, chức năng thận của tôi đã trở lại bình thường. Nhưng sau đó bạn lại lo lắng về khả năng thận bị đào thải. Đó là lý do tại sao bạn có những loại thuốc chống đào thải mạnh và steroid. Bạn đang phải đối mặt với nỗi lo lắng về nhiễm trùng, biến chứng do thuốc, loạt tác dụng phụ khác nhau và tình trạng đào thải thận. Bạn giải quyết một số mối lo ngại đó bằng cách điều chỉnh thuốc, nhưng hiện tượng thải ghép thận vẫn còn phổ biến. Quả thận được ghép của bạn vô cùng quý giá. Có thiết bị này sẽ yên tâm hơn. Nó giúp phát hiện bất kỳ thay đổi đột ngột nào trong quá trình cấy ghép thận và phát hiện tình trạng thải ghép cấp tính, hiện chưa có dấu hiệu cảnh báo nào”.

Duy Minh (Tổng hợp)