Máy trợ tim siêu nhỏ, kích thước tương đương hạt gạo

Máy trợ tim mới đặt cạnh hạt gạo. Ảnh: John A. Rogers/Northwestern University.

Theo nghiên cứu được công bố hôm 2/4 trên tạp trí Nature, các kỹ sư tại Đại học Northwestern, Mỹ đã phát triển thành công máy tạo nhịp tim có kích thước siêu nhỏ, có thể đươc đưa vào cơ thể bệnh nhân mà không cần phẫu thuật.

Máy tạo nhịp tim mới được phát triển hoàn toàn không dây. Với kích thước siêu nhỏ, chỉ dày 1 mm và dài 3,5 mm, thiết bị có thể được tiêm vào cơ thể bằng ống tiêm. Đặc biệt, nó được thiết kế để tự phân hủy sinh học sau khi hoàn thành nhiệm vụ, loại bỏ hoàn toàn nhu cầu phẫu thuật rút thiết bị.

Thiết bị này hoạt động kết hợp với một miếng dán mềm gắn trên ngực bệnh nhân. Miếng dán có chức năng phát hiện nhịp tim bất thường và phát tín hiệu ánh sáng để điều khiển máy tạo nhịp tim.

Khi miếng dán phát hiện nhịp tim bất thường, nó sẽ tự động phát ra xung ánh sáng để kích hoạt máy tạo nhịp tim. Các xung ánh sáng ngắn này, có khả năng xuyên qua da, xương ức và cơ của bệnh nhân, có chức năng điều khiển nhịp tim.

Máy trợ tim này được thiết kế dành cho những bệnh nhân chỉ cần hỗ trợ tạo nhịp tim tạm thời. Sau khi hoàn thành chức năng, máy tạo nhịp tim sẽ tự phân hủy sinh học. Tất cả các thành phần cấu tạo đều tương thích sinh học, cho phép chúng hòa tan tự nhiên vào dịch sinh học của cơ thể.

Từ trái sang: Máy tạo nhịp tim truyền thống, máy tạo nhịp tim không dây và máy tạo nhịp tim mới. Ảnh: Northwestern University.

Mặc dù thiết bị này vẫn đang trong giai đoạn phát triển và cần thêm nhiều năm nghiên cứu trước khi có thể thử nghiệm trên người, giới chuyên môn đánh giá đây là "bước đột phá", hứa hẹn mở ra những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực y học.

Hiện nay, hàng triệu bệnh nhân trên toàn cầu đang sử dụng máy tạo nhịp tim vĩnh viễn, thiết bị kích thích tim bằng xung điện để duy trì nhịp tim ổn định. Nhóm nghiên cứu ở Mỹ, đứng sau phát minh mới này, cho biết mục tiêu của họ là hỗ trợ 1% trẻ sơ sinh mắc dị tật tim bẩm sinh, những bệnh nhân cần máy tạo nhịp tim tạm thời trong giai đoạn hậu phẫu.

Thiết bị cũng mang lại hy vọng cho bệnh nhân trưởng thành trong quá trình phục hồi sau phẫu thuật tim. Các phương pháp tạo nhịp tim tạm thời hiện tại đòi hỏi phẫu thuật để gắn điện cực vào cơ tim, kết nối với thiết bị nguồn điện bên ngoài.

Việc rút điện cực sau khi không còn cần thiết có thể gây tổn thương cho bệnh nhân. Trường hợp của phi hành gia Neil Armstrong, người qua đời do xuất huyết nội sau khi rút máy tạo nhịp tim tạm thời vào năm 2012, là một minh chứng cho những rủi ro này.

Kết quả thử nghiệm trên chuột, chuột cống, lợn, chó và mô tim người trong phòng thí nghiệm cho thấy hiệu quả hoạt động đáng tin cậy của thiết bị.

Giáo sư John Rogers, tác giả chính của nghiên cứu, dự kiến thiết bị này có thể được thử nghiệm trên người trong vòng 2-3 năm tới. Phòng thí nghiệm của ông đã thành lập một công ty khởi nghiệp để thúc đẩy quá trình này.

Ông Rogers tin rằng công nghệ này có tiềm năng "tạo ra những chiến lược độc đáo và mạnh mẽ để giải quyết các thách thức y tế cộng đồng".

Giáo sư Bozhi Tian, Đại học Chicago, người cũng nghiên cứu về máy tạo nhịp tim kích hoạt bằng ánh sáng nhưng không tham gia vào nghiên cứu này, đánh giá đây là "một bước tiến vượt bậc".

"Máy tạo nhịp tim mới này là một bước đột phá trong công nghệ y tế. Đây là sự thay đổi mô hình trong lĩnh vực tạo nhịp tim tạm thời và y học điện sinh học, mở ra những ứng dụng tiềm năng vượt xa lĩnh vực tim mạch, bao gồm tái tạo thần kinh, chữa lành vết thương và cấy ghép thông minh", ông chia sẻ.