‘Ổ cắm’ nằm dưới da sạc điện cho thiết bị cấy ghép

Một trong những thách thức dai dẳng ở lĩnh vực điện tử sinh học là bộ phận tiếp điện cho thiết bị cấy ghép thường hở nên dễ bị nhiễm khuẩn, trong khi ăng ten sạc không dây còn khá cồng kềnh. Dạng “ổ cắm” ẩn mang tên IBO từ Đại học California đem đến giải pháp vô cùng hứa hẹn: bình thường nó sẽ nằm dưới da cho đến khi cần cắm điện để sạc, bảo trì hoặc truy xuất dữ liệu.

Đội ngũ nghiên cứu mô tả IBO như điểm truy cập chung tương thích mọi loại cảm biến, giao diện neuron, máy kích thích hay hệ thống chạy bằng pin dùng trong y học.

Bộ phận này chủ yếu gồm nhựa xốp mềm với vài lỗ nhỏ rộng khoảng 150 micromet – tương đương đường kính một cây kim rất mảnh. Đầu tiên nhựa xốp được nhúng vào một loại polymer độ dẫn điện cao, phủ lên các lỗ nhỏ một lớp dày 100 đến 200 nanomet. Sau đó dung dịch cao su silicone tạo thành lớp vỏ bảo vệ, cách điện xung quanh bề mặt bên ngoài.

Vài lớp xốp không vỏ bọc được kẹp giữa lớp xốp không qua xử lí, rồi được phủ hoàn toàn bằng cao su silicone nhằm hoàn thiện module.

Theo nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành kĩ thuật điện Hyung Joon Shim (Đại học California), IBO hoàn toàn nằm dưới da giữa các lần sử dụng. Kim tiêm chỉ được đưa vào khi cần tiếp cận, ngay sau đó phải rút ra.

Ở thử nghiệm trên chuột, đội ngũ nghiên cứu kết nối IBO với thiết bị cấy ghép giao diện neuron để sạc pin và truyền dữ liệu. Tốc độ truyền dữ liệu đạt gần 16 Mbps.

Thử nghiệm trên lợn kết nối IBO với máy kích thích, cung cấp các xung điện 20 microampe kéo dài 100 mili giây mỗi lần suốt thời gian dài. Cấu trúc xốp chống nứt đủ sức chịu hơn 100 lần chọc kim.

Tiềm năng ứng dụng thực tế

“Ổ cắm” tồn tại trong cơ thể chuột hơn 1 năm mà không bị hư hỏng hay gây ra biến chứng nào rõ ràng. Phó giáo sư nhi khoa Jennifer Gelinas (Đại học California) cho biết an toàn lâu dài là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với bất cứ công nghệ cấy ghép nào.

Động vật thử nghiệm được gây mê lúc sạn pin, khi dùng trên người bệnh thật có thể đòi hỏi vị trí chọc kim khác. Bà Gelinas đề xuất sử dụng băng y tế hoặc băng dán tương tự các phương pháp tiêm tĩnh mạch thông thường, giúp ổn định điểm kết nối.

Thao tác chọc kim có thể gây khó chịu thời gian ngắn như tiêm thông thường. IBO tương lai sẽ dùng kim nhỏ hơn, thuốc gây tê tại chỗ tiêm hoặc lớp phủ chuyên dụng giảm đau và viêm.

Do không cần rỗng ruột để dẫn chất lỏng, kim có thể được làm mỏng hơn kim tiêm thông thường.

Theo đội ngũ nghiên cứu, IBO là giải pháp bổ sung bên cạnh công nghệ sạc không dây, dùng cho trường hợp sạc nhanh hay truyền dữ liệu dung lượng lớn. Tuy nhiên trước khi ứng dụng thực tế họ vẫn cần đánh giá mức độ đau, nguy cơ nhiễm trùng lẫn phản ứng của mô qua nhiều lần chọc kim.