Cảm biến thế hệ mới giúp “nhìn trộm” vào trong cơ thể

	Samsung Galaxy S10: Có tên mã "Beyond", cảm biến vân tay dưới màn hình, camera 3D
	100 triệu smartphone sở hữu cảm biến vân tay tích hợp dưới màn hình vào năm 2019

Vô vàn vi khuẩn, phân tử và hóa chất khác nhau trong cơ thể để lại nhiều manh mối quan trọng về sức khỏe chúng ta, do đó làm sao khai thác các thông tin này một cách nhanh và hiệu quả là mục tiêu lâu nay của giới khoa học.

Ba loại cảm biến được công bố mới đây nằm trong hướng nghiên cứu đó: cảm biến nuốt được giúp cảnh báo về những bất thường trong ruột, cảm biến cấy ghép để theo dõi mức độ lành lại của vết thương, và cảm biến gắn vào răng bạn để theo dõi tình trạng răng miệng.

Loại cảm biến nuốt được này bên trong có chứa các vi khuẩn, được lập trình để cảm nhận sự chảy máu trong ruột, và gửi thông tin đó ra ngoài qua sóng vô tuyến. Ảnh: Lillie Paquette, MIT.

Cảm biến ruột có kích cỡ nắp bút, chứa đầy một loại vi khuẩn đã được biến đổi gien để dò ra heme - chất phức hợp trong máu và sẽ phát sáng khi tiếp xúc với nó. Đầu dò cảm biến nhận ra ánh sáng này và gửi thông báo tới một ứng dụng điện thoại thông minh. Trong tương lai, cảm biến này sẽ mở rộng phạm vi nhận biết sang các hợp chất khác.

Cảm biến ruột vẫn chỉ được thử nghiệm trên lợn theo nghiên cứu được công bố tuần qua trên tạp chí Science , nhưng tiềm năng của nó hứa hẹn một biện pháp ít “xâm lược” hơn khi muốn quan sát bên trong cơ thể, cũng như kiểm tra các vấn đề của dạ dày và hệ tiêu hóa. "Hãy hình dung bạn đã hơn 50 tuổi và sắp phải nội soi đại tràng theo yêu cầu bác sĩ, nhưng thay vào đó, bạn chỉ cần nuốt một viên thuốc để nhận ra mọi dấu hiệu nhiễm trùng sớm", theo trưởng nghiên cứu Timothy Lu - chuyên gia sinh học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT).

Một loại cảm biến khác là “thuốc kỹ thuật số”, được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ cấp phép năm ngoái, cảm biến trong viên thuốc này báo về ứng dụng điện thoại thông minh chỉ vài phút sau khi bệnh nhân uống thuốc. Loại cảm biến giúp đo khí trong dạ dày và ruột cũng đang được thử nghiệm.

Nhóm nghiên cứu ở MIT rất muốn thử nghiệm trên người, nhưng vướng vấn đề kích thước: viên thuốc cần nhỏ hơn 33% để tăng tốc độ lưu chuyển trong cơ thể, và làm sao để bác sĩ có thể theo dõi được vị trí của nó một cách chính xác, các nhà nghiên cứu nói với tờ Stat News .

Sơ đồ bên trong viên thuốc chứa cảm biến đo khi. Ảnh: Đại học RMIT.

Gạt vấn đề của dạ dày sang một bên, một loại cảm biến khác sẽ giúp chúng ta đối phó với chấn thương vật lý. Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Electronics vào tuần trước , các nhà khoa học đã thiết kế được cảm biến trị liệu vật lý dưới dạng cấy ghép.

Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, nó tự tiêu hủy nên không cần phải phẫu thuật để lấy ra. Cảm biến bằng một loại cao su, dài gần 8.5 mm và được thiết kế đặc biệt cho trị liệu chấn thương gân, theo lời Paige Fox , đồng tác giả nghiên cứu và là giáo sư phẫu thuật tái tạo ở Đại học Stanford.

Chấn thương gân đòi hỏi phải chữa trị cẩn thận. Gân không được nhiều máu nuôi dưỡng, nó lành lại chậm chạp và để lại sẹo thay vì tái tạo một gân khỏe mạnh khác. Các chấn thương gân nghiêm trọng thường bắt buộc phẫu thuật để chữa dứt điểm, và lúc khâu gân là thời điểm cảm biến sẽ được cấy ghép.

Nó đo sức căng cũng như áp lực lên gân, và giúp bệnh nhân tương tác với các chương trình phục hồi sức khỏe, Fox nói. Thay vì nhắc bằng những từ thuần chuyên môn, chẳng hạn "vận động tay ở mức 50%" hoặc "gập góc 30 độ", ứng dụng di động sẽ nhận số liệu từ cảm biến và đưa ra phản hồi hữu ích cũng như dễ hiểu hơn hẳn, chẳng hạn bệnh nhân sẽ được nghe câu “xin co tay mạnh hơn một chút”.

Công nghệ này mới được thử nghiệm trên chuột và cho kết quả khả quan (việc cấy ghép trên lưng chuột không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào và cảm biến tự tiêu hủy sau đó).

Xuất hiện sớm nhất là loại cảm biến gắn trên răng. Được chế tạo bởi các kỹ sư sinh học ở Đại học Tufts, nó trông giống như miếng dán nhỏ xíu màu vàng. Ba lớp cảm ứng khác nhau làm việc cùng một lúc để nhận biết hóa chất trong nước bọt. Thông tin sau đó được gửi đến điện thoại di động qua ứng dụng riêng. Khi thử nghiệm trên người, cảm biến này đã phát hiện thành công đường, rượu và muối trong miệng, theo nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Advanced Materials Tchnologies.

Cảm biến gắn trên răng có thể theo dõi lượng đường, rượu và muối bạn đưa vào miệng hàng ngày. Ảnh: Fiorenzo Omenetto

Mặc dù thiết bị cảm biến được coi là rất tiềm năng với người ăn kiêng, nó vẫn chưa đủ nhạy để xác định lượng calo, theo Fiorenzo Omenetto , kỹ sư sinh học và là chủ trì nghiên cứu. Nhóm của ông quan tâm hơn vào việc sử dụng cảm biến ở răng để điều trị bệnh tật.

Trong thành phần nước bọt chứa nhiều hormone có thể tiết lộ các thông tin về sức khỏe theo thời gian thực tế, hoặc được sử dụng để chẩn đoán nhiều loại bệnh từ ung thư miệng đến tiểu đường . Thách thức tiếp theo là phải thay đổi vật liệu nhằm giúp cảm biến nhận biết phạm vi rộng và chính xác hơn, Omenetto nói.

Vẫn còn sớm để đưa các nghiên cứu trên vào thực tế, nhưng rõ ràng chúng ta đang tiến một bước gần hơn đến công nghệ khám phá cơ thể qua những cảm biến tinh vi siêu nhỏ.

Theo Tùng Anh/ dantri.com.vn