Ảnh minh họa: AI

Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Trung Quốc thực hiện, công bố trên tạp chí Microsystems & Nanoengineering.

Thiết bị có kích thước khoảng 2 cm, tích hợp ba bộ phận chính gồm bơm vi mô insulin điện hóa, cảm biến đường huyết sử dụng kim vi mô và mạch điều khiển không dây Bluetooth. Hệ thống có thể kết nối với điện thoại thông minh để theo dõi đường huyết và điều chỉnh quá trình cung cấp insulin.

Theo nhóm nghiên cứu, các hệ thống quản lý tiểu đường hiện nay thường sử dụng cảm biến theo dõi đường huyết và bơm insulin như hai thiết bị riêng biệt. Việc tích hợp hai chức năng trong một thiết bị sẽ giúp giảm kích thước và đơn giản hóa quá trình sử dụng.

Cảm biến của thiết bị sử dụng các kim vi mô bằng hydrogel để theo dõi glucose. Khi phát hiện đường huyết tăng, mạch điều khiển kích hoạt bơm vi mô. Dòng điện được đưa vào các điện cực bên trong bơm để điện phân nước, tạo khí và áp suất. Áp suất này tác động lên một màng cao su, đẩy insulin vào cơ thể.

Khi đường huyết trở về mức cơ bản, hệ thống tự động ngừng cung cấp insulin. Người dùng cũng có thể theo dõi dữ liệu và thực hiện các điều chỉnh thông qua ứng dụng trên điện thoại.

Trong thử nghiệm trên chuột mắc tiểu đường tuýp 1, thiết bị có khả năng kiểm soát tình trạng đường huyết tăng đột ngột. Nhóm nghiên cứu cho biết hiệu quả cung cấp insulin của bơm vi mô tương đương phương pháp tiêm insulin thủ công. Các vết đâm do kim vi mô tạo ra trên da chuột biến mất trong khoảng 15 phút.

Một ưu điểm khác của thiết bị là thời gian hoạt động của hệ thống. Theo nhóm nghiên cứu, bơm vi mô và mạch điều khiển có thể hoạt động trong hơn 20 ngày. Phần miếng dán kim vi mô được thiết kế để thay thế theo mô-đun.

Các nhà nghiên cứu cho rằng thiết kế tích hợp “tất cả trong một” này giúp thiết bị nhỏ hơn đáng kể so với nhiều hệ thống bơm insulin và cảm biến đường huyết hiện nay. Tuy nhiên, nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn tiền lâm sàng và chưa được thử nghiệm trên người.

Để chuyển sang thử nghiệm trên người, nhóm nghiên cứu cho biết cần tiếp tục đánh giá độ an toàn, độ chính xác của hệ thống và cách điều chỉnh liều insulin. Việc duy trì kích thước nhỏ gọn cũng có thể đòi hỏi sử dụng insulin ở nồng độ cao hơn.

"Mô hình không dây và siêu nhỏ gọn này vượt qua những giới hạn về kích thước của các thiết bị truyền thống, cung cấp một bản thiết kế khả thi và thân thiện với bệnh nhân trong việc chăm sóc bệnh tiểu đường cá nhân hóa", các nhà nghiên cứu kết luận.