Thuốc thông minh cho tương lai

Giải pháp thuốc thông minh

Trong tạp chí Trends in Biotechnology (Xu hướng công nghệ sinh học), giáo sư Bettinger đã trình bày ý tưởng về thiết bị thuốc thông minh: thuốc sẽ được gắn vào một cảm biến điện tử có thể nuốt vào cơ thể. Cảm biến này hoạt động bằng năng lượng từ các ion trong ruột. Khi di chuyển tới vị trí cần chữa trị, thiết bị sẽ đẩy thuốc ra. Điều duy nhất còn cản trở ông Bettinger biến thuốc thông minh thành hiện thực là chưa tìm được vật liệu điện tử không gây độc cho cơ thể con người.

Sở dĩ một vật có thể ăn được có lợi thế hơn hẳn một vật có thể cấy được nằm ở chỗ: Cơ thể con người có thể không bị tổn hại khi nuốt phải đủ thứ vật dụng. Trẻ con nuốt đủ thứ vào bụng mà vẫn không sao. Bữa ăn hằng ngày của con người được làm từ cả những thứ không được Cục Quản lý Dược và Thực phẩm (FDA) cho phép nhưng con người vẫn ổn. Ngược lại, cũng những thứ đó nhưng được cấy vào cơ thể con người chứ không phải qua đường tiêu hóa thì lại khác, cơ thể sẽ nhanh chóng phát hiện ra vật thể lạ và tống chúng ra ngoài.

Con người đang rất gần với viên thuốc thông minh.

Thiết bị y tế điện tử có thể nuốt được dự báo sẽ là đột phá lớn tiếp theo trong ngành y tế. Tuy nhiên, ý tưởng này đã xuất hiện nhiều thập kỷ trước. Vào những năm 1970, các bác sĩ đã đề nghị bệnh nhân nuốt các thiết bị điện tử có thể ăn được nhằm để các thiết bị này thực hiện một số nhiệm vụ như đo nhiệt độ bên trong cơ thể. Máy điều hòa nhịp tim hiện nay rất phổ biến và các bác sĩ cũng thường xuyên sử dụng camera có thể nuốt được trong các ca phẫu thuật dạ dày-ruột. Đầu năm 2015, FDA đã cấp phép lưu hành một sản phẩm mới có thể ăn được có tác dụng giám sát quá trình uống thuốc của bệnh nhân có vấn đề về sức khỏe tâm thần.

Theo giáo sư Bettinger, họ không phải là người duy nhất có ý tưởng về đưa thiết bị vào cơ thể nhưng họ đi theo một hướng mới: Không sử dụng vật liệu có sẵn mà tự thiết kế vật liệu mới để sử dụng đề phòng trường hợp xấu nhất xảy ra, đó là thiết bị bị kẹt trong đường ruột. Theo giáo sư Bettinger, có từ 1 đến 2% nguy cơ xảy ra điều này. Nếu bệnh nhân ngày nào cũng phải uống viên thuốc đó, nguy cơ thiết bị thuốc thông minh bị kẹt trong cơ thể là cao.

Đối với các camera nuốt được và các thiết bị tương tự, chúng được bọc trong một lớp vỏ polycarbonate không thấm nước. Nếu chẳng may chúng bị kẹt trong cơ thể, các chuyên gia y tế hi vọng thiết bị có thể ra ngoài cơ thể. Trong trường hợp thiết bị "cố thủ" bên trong, họ sẽ phải phẫu thuật để lấy nó ra. Quá trình này tốn kém, nhiều rủi ro và gây đau đớn cho bệnh nhân.

Còn đối với thiết bị thuốc thông minh của giáo sư Bettinger, ông đang nghĩ tới dùng một loại pin có thể phân hủy theo cơ chế sinh học. Yêu cầu chủ chốt đối với pin có thể tiêu hóa được là pin phải có tính chất thích ứng sinh học, có nghĩa là pin không độc hại cho cơ thể trong khi vẫn có thể vận hành như một quả pin thông thường. Giáo sư Bettinger đã tìm giải pháp cho pin trong tự nhiên. Đó là mực của loài mực biển. Đó là thứ mà con mực phun ra môi trường xung quanh để che thân khi gặp phải kẻ thù. Chất màu mà con mực sử dụng là hắc tố, tương tự như sắc tố trong mắt, da và tóc chúng ta.

Lợi đủ đường

Giáo sư Bettinger đã nảy ra ý tưởng dùng mực của loài mực khi nhớ lại rằng cách đây bốn năm, ông đã tìm cách biến chất mực này thành một chất bán dẫn nhưng không thành công. Ông kể: "Do tôi rất quen thuộc với chất này nên nhiều năm sau trong bối cảnh nghiên cứu mới, tôi đã nghĩ chất mực này dù không phù hợp để làm chất bán dẫn nhưng biết đâu có thể sử dụng hiệu quả khi làm vật liệu điện tử cho loại pin có thể nuốt được".

Sau khi có ý tưởng, giáo sư và đồng nghiệp đã tạo ra một vật liệu pin bằng quy trình điện hóa học. Loại pin làm từ vật liệu này có thể cung cấp năng lượng cho thiết bị thuốc thông minh có thể nuốt được. Do vật liệu chế tạo pin chính là hắc tố có trong cơ thể người nên nó sẽ không bị đào thải ra ngoài.

Khi giải quyết được vấn đề về pin, thiết bị viên thuốc thông minh đã rất gần với hiện thực. Một trong những lợi thế trội hẳn của thiết bị nuốt được so với thiết bị cấy vào cơ thể là chúng có thể thực hiện chức năng cảm nhận, kích hoạt viên thuốc hoặc thậm chí có thể kích thích các mô bên trong đường ruột. Phương pháp uống thuốc thông minh này có nghĩa là không cần tới một chuyên gia y tế giỏi cũng như không cần khử trùng thiết bị. Do đó, thuốc thông minh rất lý tưởng khi sử dụng trong những hình huống khó khăn như ở vùng chiến sự hay khu vực hẻo lánh. Giáo sư Bettinger nói: "Thiết bị có thể rất hữu ích đối vaccine đường uống, đặc biệt là vaccine phòng các bệnh nguy hiểm phổ biến ở các nước thuộc thế giới thứ ba. Thiết bị uống thuốc cũng có thể quan trọng trong điều trị tiểu đường và béo phì".

Một điều quan trọng nữa là thiết bị thuốc thông minh này không phải chỉ dành cho người giàu. Một trong những lý do khiến giá thuốc hiện nay đắt đỏ là vì dù uống cả viên nhưng chỉ một lượng nhỏ của viên thuốc có thể tới khu vực cần chữa trị trong cơ thể. Do đó, nếu thiết bị thuốc thông minh thành hiện thực, số lượng thuốc thực sự mà bệnh nhân cần có thể được giảm đáng kể vì thiết bị sẽ đẩy thuốc ra đúng vị trí cần chữa trị. Hơn nữa, một viên có thể chứa nhiều loại thuốc khác nhau để chữa một bệnh phức tạp.