Hiện nay, các phương pháp điều trị đột quỵ chủ yếu dựa vào việc sử dụng một lượng lớn thuốc nhằm làm tan cục máu đông. Tuy nhiên, lượng thuốc này thường lan đến những cơ quan khác của cơ thể, dễ gây ra tác dụng phụ nguy hiểm như chảy máu trong.

Với mục đích đưa thuốc đến đúng vị trí mà không gây ảnh hưởng đến các bộ phận khác, nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Đại học ETH Zurich đã sử dụng microrobot tí hon có khả năng chuyển thuốc thẳng đến huyết khối, giúp hạn chế tác dụng ngoài ý muốn và cải thiện khả năng hồi phục.

Microrobot có dạng viên nang hình cầu cực nhỏ, được bao bọc bởi lớp gel hòa tan. Bên trong chứa các hạt nano oxit sắt cho phép robot được điều khiển bằng từ trường ngoài cơ thể. Ngoài ra, nhóm cũng bổ sung thêm hạt nano tantalum hoạt động như một chất tương phản, cho phép các bác sĩ theo dõi hành trình của robot qua hình ảnh X-quang.

Để microrobot có thể di chuyển ổn định bất chấp tốc độ lưu thông máu thay đổi liên tục, các nhà khoa học đã phát triển một hệ thống điều hướng điện từ dạng mô-đun. Hệ thống này sử dụng kết hợp 3 chiến lược từ tính, trong đó có kỹ thuật giúp robot lăn dọc theo thành mạch với độ chính xác cao ở tốc độ 4 mm/giây.

Nhờ cơ chế điều khiển tích hợp này, robot có thể đưa thuốc đến vị trí mục tiêu trong hơn 95% số lần thử nghiệm.

“Trường từ tính và độ dốc từ tính rất phù hợp với các thủ thuật xâm lấn tối thiểu vì chúng có thể xuyên sâu vào cơ thể mà không gây tác động xấu ở mức cường độ và tần số chúng tôi sử dụng”, Giáo sư Bradley Nelson của ETH, chuyên gia lâu năm về microrobotics, cho biết.

Viên nang microrobot được nạp sẵn thuốc hoạt tính, chẳng hạn chất làm tan huyết khối. Khi robot đến đúng vị trí, thuốc được giải phóng bằng cách dùng trường từ tần số cao làm nóng các hạt nano, khiến lớp gel tan ra.

Hình đồ họa cho thấy robot có nhiều tùy chọn điều hướng khác nhau

Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu tạo ra các mô hình silicone mô phỏng mạch máu người và động vật. Microrobot đã định vị chính xác và làm tan cục máu đông trong các mô hình này.

Khi thử nghiệm trên cơ thể sống, nhóm đã điều hướng robot thành công trong hệ tuần hoàn của lợn và thậm chí qua cả môi trường được xem là đặc biệt khó di chuyển như dịch não tủy của cừu.

“Môi trường giải phẫu phức tạp này có tiềm năng rất lớn cho các can thiệp điều trị sâu hơn, và chúng tôi rất hào hứng khi microrobot có thể tìm đường đi trong đó”, Fabian Landers, tác giả chính, chia sẻ.

Dù ban đầu được tập trung phát triển cho điều trị đột quỵ, microrobot cũng mang lại những hứa hẹn cho việc ứng dụng trong phân phối thuốc vào những vị trí khó tiếp cận như các điểm nhiễm trùng cục bộ hoặc khối u.

Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu đưa công nghệ này vào phòng mổ càng sớm càng tốt với hướng đi trước mắt là thử nghiệm lâm sàng trên người.

“Các bác sĩ đã làm những điều tuyệt vời trong bệnh viện, nhưng điều thúc đẩy chúng tôi là việc nắm trong tay một công nghệ có thể giúp bệnh nhân nhanh hơn, hiệu quả hơn và mang đến hy vọng mới bằng các liệu pháp đột phá”, Landers nói.

Mỗi năm, đột quỵ ảnh hưởng đến khoảng 12 triệu người trên toàn cầu, gây tử vong hoặc tàn tật vĩnh viễn cho phần lớn bệnh nhân. Nếu được triển khai rộng rãi, microrobot có thể giúp cứu sống vô số người.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science ngày 13/11.