Mỗi năm, hàng triệu đơn vị máu được hiến tặng góp phần cứu sống vô số bệnh nhân. Sau khi hiến, huyết tương và bạch cầu sẽ được tách ra, phần còn lại là thành phần hồng cầu được sử dụng phổ biến nhất trong truyền máu. Tại hầu hết các quốc gia, hồng cầu có thể được bảo quản lạnh dưới dạng dung dịch lỏng trong tối đa 42 ngày.

Tuy nhiên, trong quá trình lưu trữ, hồng cầu dần thay đổi về cấu trúc như màng tế bào trở nên yếu hơn, các sản phẩm chuyển hóa có hại tích tụ. Điều này khiến chất lượng máu suy giảm theo thời gian và không còn phù hợp để sử dụng sau khoảng sáu tuần.

Vấn đề nằm ở chỗ, ngay cả khi được bảo quản trong cùng điều kiện và thời gian, không phải tất cả máu hiến tặng đều “lão hóa” giống nhau. Chất lượng hồng cầu và tốc độ suy giảm của chúng có thể khác biệt đáng kể, phụ thuộc vào quá trình trao đổi chất, lối sống, cân nặng, giới tính và độ tuổi của người hiến. Tuy vậy, những yếu tố này thường bị bỏ qua trong thực hành lâm sàng, chủ yếu do thiếu các phương pháp nhanh, rẻ và tiện lợi để đánh giá chất lượng máu ngay trước khi truyền.

Để giải quyết bài toán này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder và Đại học Colorado Anschutz (Mỹ) đã phát triển một thiết bị siêu nhỏ, chi phí thấp và dễ sử dụng, có khả năng kiểm tra “sức bền” của hồng cầu.

“Tầm nhìn của chúng tôi là tạo ra một con chip nhỏ bằng đồng xu, có thể cắm trực tiếp vào điện thoại thông minh”, phó giáo sư Xiaoyun Ding, Khoa Kỹ thuật Cơ khí Paul M. Rady tại Boulder, cho biết. “Thiết bị này tận dụng camera và một ứng dụng trên điện thoại để cho ra kết quả chỉ trong khoảng hai phút”.

Nguyên lý hoạt động của con chip dựa trên sóng âm bề mặt tương tự sóng âm thanh nhưng chỉ lan truyền trên lớp trên cùng của chip, nơi đặt các điện cực. Một giọt máu nhỏ được nhỏ lên bề mặt chip. Khi dòng điện chạy qua, các sóng âm khiến hồng cầu rung lên và nóng dần cho đến khi bị vỡ. Đây được xem như một “bài kiểm tra áp lực” đối với tế bào máu: hồng cầu càng vỡ nhanh thì chất lượng máu càng kém.

Cấu trúc bên trong của chip

Trong các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra mẫu máu từ nhiều người hiến khỏe mạnh mỗi tuần trong suốt 42 ngày lưu trữ. Kết quả cho thấy, khi máu “già đi”, hồng cầu của một số người hiến bị vỡ sớm hơn và ở nhiệt độ thấp hơn so với những người khác. Điều này cho thấy chất lượng máu có thể suy giảm đáng kể ngay cả trước thời điểm hết hạn chính thức.

Đặc biệt, nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm liệu chỉ dùng nhiệt độ có đủ để đánh giá sự khác biệt này hay không. Dù đã kiểm soát nhiệt độ rất chặt chẽ để đảm bảo tính công bằng giữa các mẫu, phương pháp này không mang lại kết quả mong muốn. Nếu thiếu các rung động âm thanh, những khác biệt đặc thù giữa hồng cầu của từng người hiến gần như không thể phát hiện.

Theo các nhà khoa học, công nghệ mới cho thấy cả thời gian lưu trữ lẫn sự khác biệt sinh học giữa người hiến đều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hồng cầu. Nhờ đó, các bệnh viện có thể sớm nhận diện những đơn vị máu kém chất lượng hơn để ưu tiên sử dụng trước, qua đó nâng cao hiệu quả điều trị và an toàn cho bệnh nhân. Thiết bị cũng mở ra khả năng dự đoán mức độ hiệu quả của máu được truyền.

Dù vẫn cần thêm thời gian để hoàn thiện và triển khai rộng rãi trong thực tế lâm sàng, nhóm nghiên cứu kỳ vọng trong tương lai có thể áp dụng nguyên lý tương tự để đo lường nhiều yếu tố khác của tế bào máu, cũng như nồng độ protein trong máu.

Nghiên cứu này đã được công bố trên số mới nhất của tạp chí khoa học Lab on a Chip.