Nghiên cứu được TS Nguyễn Đức Thành cùng các cộng sự Meysam Chorsi, Thịnh Lê và Feng Lin, Đại học Connecticut (Mỹ) thực hiện từ năm 2020. Nhóm nghiên cứu đã tạo các chip phát sóng siêu âm có kích thước nhỏ, mềm dẻo có thể cấy ghép và tích hợp với các mô não để phát ra sóng siêu âm đủ mạnh thuận lợi đưa thuốc hóa trị liệu vào não. Nghiên cứu được thử nghiệm thành công trên chuột và công bố trên tạp chí Science Advances hôm 14/6.
Thiết bị chip phát sóng siêu âm có kích thước nhỏ, mềm dẻo như các mô não. Ảnh: Nhóm nghiên cứu
Nhóm nghiên cứu (Nguyen Lab) do TS Thành đứng đầu đã tạo thành công thiết bị có thể cấy vào não một cách đơn giản, ít xâm lấn, cho phép thực hiện việc hóa trị lặp lại nhiều lần và có khả năng tự tiêu an toàn trong cơ thể sau khi cấy ghép.
Để thực hiện, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các tinh thể glycine (amino acid an toàn và phổ biến trong cơ thể người) và sau đó phá vỡ thành những mảnh có kích thước chỉ vài trăm nanomet. Bằng cách quay áp điện với polycaprolactone (PCL), một loại polyme có thể phân hủy sinh học, nhóm tạo ra màng áp điện rất mỏng, mềm và nhẹ, có thể phân hủy hoàn toàn trong 6 tuần.
Thiết bị tạo sóng siêu âm thành phần glycine-polycaprolactone có thể phân hủy nhanh chóng trong nước. Video: Nhóm nghiên cứu
TS Thành cho biết, thiết bị này có thể khắc phục được những hạn chế của phương pháp cũ.
Trước đây việc đưa thuốc hóa trị vào não thường bị ngăn cản của máu não. Nếu dùng phương pháp rung siêu âm, tuy an toàn và hiệu quả nhất hiện nay, nhưng hạn chế bởi máy phải phát sóng siêu âm bên ngoài não vô cùng lớn để vượt qua hộp sọ dày của người, rất dễ gây ra các hư tổn cho não. Ứng dụng phương pháp này, bệnh nhân cần chụp cộng hưởng từ để điều chỉnh và tập trung các sóng siêu âm vào các khối u trên não. Việc này chỉ cho phép đưa thuốc vào một lần, trong khi hóa trị liệu cần thực hiện lặp lại nhiều lần sau phẫu thuật cắt bỏ khối u để hoàn toàn tiêu diệt các tế bào ung thư còn sót lại.
Một phương pháp khác là đưa các đầu phát (đầu dò) sóng siêu âm vào não có thể giúp các hóa trị liệu thực hiện hiệu quả. Trên thị trường đã có thiết bị siêu âm cấy ghép được vào não bằng vật liệu gồm áp điện thông thường (như PZT hoặc polymer (PVDF). Tuy nhiên thiết bị này phải cần phẫu thuật loại bỏ sau khi điều trị xong, rất dễ gây tổn hại đến não.
Thiết bị do nhóm phát triển có thể tự phân hủy nên thuận tiện hơn trong quá trình điều trị. Thử nghiệm và so sánh trên chuột bị ung thư não, cho thấy sử dụng phương pháp đưa thuốc hóa trị vào não dưới các tác động rung siêu âm của các glycine/PCL chip, những khối u trong não chuột đều bị ức chế. Sau điều trị chuột có thời gian sống gần gấp đôi so với chuột nhận các hóa trị bình thường. Chuột nhận các hóa trị bình thường, u não phát triển một cách không kiểm soát.
TS Thành cho biết, thiết bị phát sóng siêu âm này sẽ được kiểm tra trên các động vật bậc cao gần với người trước khi thử nghiệm lâm sàng để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn.
TS Nguyễn Đức Thành (thứ hai từ trái sang) cùng các cộng sự. Ảnh: Nhóm nghiên cứu
Thiết bị tạo sóng siêu âm cấy ghép não là thành công nối dài trong hành trình nghiên cứu chuyển đổi vật liệu trong y học thành những vật liệu thông minh ứng dụng trong y khoa của TS Thành. Năm 2018, Nguyen Lab ở UConn là nhóm nghiên cứu đầu tiên chế tạo cảm biến điện tử được chuyển đổi từ vật liệu dùng cho chỉ tự tiêu. Thiết bị được cấy ghép vào cơ thể bệnh nhân và truyền tín hiệu ra bên ngoài thông qua công nghệ không dây. Chúng có khả năng tự tiêu hủy mà không cần thêm lần phẫu thuật lấy ra giống cảm biến thông thường. Năm 2021, anh cùng cộng sự lần đầu tiên tái tạo miếng sụn đầu gối giúp điều trị tổn thương và tái tạo sụn, mang lại hy vọng cho người viêm khớp.
TS Nguyễn Đức Thành sinh ra tại Đà Nẵng. Anh tốt nghiệp hệ kỹ sư tài năng ngành vật lý Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2007. Anh nhận học bổng tiến sĩ và sau tiến sĩ tại Mỹ và được quỹ từ thiện của Bill Gates tài trợ để làm nghiên cứu về vaccine. Anh từng nhận giải thưởng cho giáo sư trẻ xuất sắc trong lĩnh vực y học tái tạo (2020); Giáo sư trẻ xuất sắc được bầu chọn bởi tạp chí chuyên nghành nổi tiếng về vật liệu y sinh (Journal of Biomaterials, 2023), Một trong 18 kỹ sư chế tạo trẻ xuất sắc trên thế giới của Hiệp hội Các nhà sản xuất Mỹ (SME) năm 2018, top 10 nhà sáng chế hàng đầu dưới 35 tuổi cho khu vực châu Á - Thái Bình Dương do MIT bình chọn (2018).
Như Quỳnh