TẠI SEATTLE – Một bác sĩ – kỹ sư của UW Medicine đang góp phần thiết kế một cảm biến siêu nhỏ, không dây có thể đặt bên trong ống dẫn nước mắt, giúp theo dõi liên tục cơ thể để phát hiện sớm các dấu hiệu của bệnh lý. Dự án này được mô tả như: ‘Mắt là cửa sổ tâm hồn, nhưng nước mắt của bạn lại mang một câu chuyện riêng để kể’.
Bác sĩ Tueng Shen, một bác sĩ mắt và kỹ sư sinh học của UW Medicine, cho biết nước mắt được sản sinh liên tục và có thể tiết lộ nhiều thông tin về sức khỏe tương tự như khi các bác sĩ xét nghiệm máu. ‘Chúng ta chảy nước mắt không chỉ khi khóc mà còn liên tục suốt ngày, và thực tế nước mắt của chúng ta rất giống máu’, Shen chia sẻ. ‘Giống như nước bọt và mồ hôi, lớp màng nước mắt mang theo những dấu ẩn sinh học – những protein, phân tử và chất khác phản ánh tình trạng bên trong cơ thể’.
Shen đang hướng dẫn thiết kế một cảm biến sinh học vi mô có thể đặt trong ấm dẫn nước mắt, một không gian chỉ khoảng 1 đến 2 milimét, để theo dõi liên tục chất lỏng nước mắt và phát hiện các dấu ấn sinh học liên quan đến bệnh lý. Dự án này được tài trợ bởi ARPA-H, cơ quan nghiên cứu y tế cao cấp của chính phủ, tập trung vào đổi mới y tế.
Trong giai đoạn chứng minh ý tưởng ban đầu, cảm biến sẽ tập trung vào hai mục tiêu: viêm nhiễm và nồng độ đường trong máu. Viêm nhiễm sẽ được đo lường qua phân tử IL-6, liên quan đến nhiều tình trạng, bao gồm cả bệnh khô mắt. Shen cho biết nồng độ đường trong nước mắt tương ứng với nồng độ đường trong máu, mở ra khả năng theo dõi không xâm lấn tình trạng mãn tính như tiểu đường.
‘Chúng tôi có thể lấy mẫu thành phần nước mắt từng phút, gần như liên tục’, Shen chia sẻ.
Cảm biến được cấy ghép sẽ được lập trình để nhận diện các protein hoặc phân tử cụ thể và cần phát hiện, đồng thời cung cấp năng lượng và truyền dữ liệu sức khỏe không dây trong ít nhất sáu tháng theo hướng dẫn của ARPA-H. Đội ngũ đang nghiên cứu khả năng cảm biến có thể khai thác năng lượng từ cơ thể.
‘Điều này mở ra giới hạn kỹ thuật mới cho chúng tôi’, Shen nói. ‘Nhưng tôi rất hào hứng vì nếu chúng ta có thể thực hiện điều này trong không gian nhỏ như ống dẫn nước mắt (puncta), chúng ta có thể sử dụng cùng công nghệ này trong không gian lớn hơn như da hay ruột. Tôi xem điều này như một nền tảng theo dõi sức khỏe tổng thể nếu chúng ta có thể thực hiện thành công thử nghiệm này’.
Thiết kế dựa trên một ống dẫn phổ biến đặt trong puncta dưới của mắt, thường được sử dụng như một liệu pháp điều trị khô mắt. Vì những ống dẫn này thường được chấp nhận tốt và có thể ở lại trong cơ thể khoảng sáu tháng, đội ngũ đang hướng tới cùng thời gian sống cho cảm biến sinh học. Quy trình cấy ghép sẽ không cần phẫu thuật và chỉ cần ít thuốc mê.
Thiết bị sẽ được sản xuất bằng công nghệ in 3D phát triển bởi Đại học Northwestern. Northwestern là một trong ba cơ sở hợp tác trong dự án, cùng với UW và Đại học Công nghệ Massachusetts.
Vai trò của Shen bao gồm cung cấp các thông số lâm sàng cho cảm biến của thiết bị, bao gồm việc xác định thành phần hóa học của nước mắt để xác định phạm vi nồng độ của các dấu ấn sinh học. Sự tham gia của UW là một phần của chương trình KEMi, chương trình Kren Engineering-based Medicine Initiative. Chương trình ARPA-H rộng lớn hỗ trợ dự án được gọi là OCULAB và được liệt kê là ARPA-H-SOL-25-115.
chia sẽ trên Twitter: Bác sĩ - Kỹ sư của UW Medicine Thiết Kế Cảm Biến Mắt Theo Dõi Bệnh Mãn Tính Qua Nước Mắt
