Thiết bị cấy ghép ở Zurich biến glucose thừa thành gluconat và điều hòa đường máu ở chuột

Các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich (ETH Zurich) đã tiết lộ một thiết bị cấy ghép dùng chất xúc tác điện-hóa để chuyển lượng glucose thừa trong máu thành một hợp chất gọi là "gluconat", chất này được thải qua thận bằng đường nước tiểu, với mục tiêu phát triển một phương pháp điều trị mới cho bệnh nhân tiểu đường type 2 thường liên quan đến béo phì và ít vận động.

Sáng chế hoạt động nhờ ba thành phần chính: chất xúc tác nano hóa - điện, bộ điều khiển điện tử để quản lý hoạt động, và hệ thống cấp năng lượng không dây cho phép thiết bị chạy mà không cần nguồn điện dây cố định. Các nhà nghiên cứu cho biết chất xúc tác làm từ than chì, vàng và bạch kim, và không dựa vào tế bào, enzyme hay các thành phần sinh học.

Thiết bị được kết nối với cảm biến theo dõi mức glucose giống loại mà bệnh nhân tiểu đường đeo ở phần trên cánh tay. Khi đường huyết tăng sau bữa ăn, cảm biến gửi tín hiệu qua Bluetooth tới điện thoại thông minh hoặc đồng hồ thông minh để kích hoạt chất xúc tác và bắt đầu quá trình chuyển hóa glucose, và thiết bị sẽ tự động dừng khi các chỉ số trở về phạm vi mục tiêu nhằm giảm nguy cơ hạ đường huyết nghiêm trọng.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị trước tiên trong phòng thí nghiệm rồi trên chuột mắc tiểu đường, và đã công bố kết quả trên tạp chí Science. Kết quả cho thấy chất xúc tác có thể chuyển hóa glucose trong năm lít dung dịch thí nghiệm, một thể tích gần với lượng máu trong cơ thể người, và thiết bị đã giúp điều hòa mức đường huyết ở chuột đồng thời ghi nhận hiện tượng giảm cân trong thời gian thí nghiệm.

Thử nghiệm cũng cho thấy thiết bị hoạt động ổn định trong sáu tuần với độ dung nạp tốt ở động vật, không ghi nhận dấu hiệu tổn thương mô do tác động điện hoặc nhiệt. Martin Fusnigher, trưởng nhóm nghiên cứu, khẳng định việc vận hành diễn ra ở điện áp rất thấp, đồng thời nhấn mạnh rằng thiết bị chưa từng được thử trên người.

Các nhà nghiên cứu cho rằng kỹ thuật này có thể mở một hướng điều trị mới dựa trên việc kiểm soát glucose bằng điện tử trực tiếp thay vì hoàn toàn phụ thuộc vào thuốc, và lưu ý rằng nhiều thành phần điện tử cùng hệ thống truyền năng lượng không dây đã có sẵn trên thị trường, điều này có thể giúp thuận lợi cho việc phát triển sau này.

Nhóm nghiên cứu cho biết họ đang tiếp tục phát triển để biến sáng chế thành một thiết bị y tế có thể sử dụng, nhưng trước khi được chấp thuận làm liệu pháp cho bệnh nhân tiểu đường vẫn cần các nghiên cứu bổ sung để đánh giá tính an toàn và hiệu quả ở người, cũng như xác định khả năng của thiết bị trong việc kiểm soát đường huyết và hạn chế tăng cân.