Pin giấy có thể nuốt - hy vọng cho ngành y tế thông minh

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển loại pin sinh học có khả năng phân hủy trong cơ thể, mở hướng ứng dụng cho các thiết bị điện tử có thể nuốt để theo dõi sức khỏe hoặc hỗ trợ điều trị.

Nghiên cứu được công bố trên Nature Chemical Engineering ngày 21/9. Loại pin mới sử dụng magnesium và molybdenum trioxide làm các điện cực, kết hợp chất điện phân dạng gel có khả năng phân hủy sinh học. Toàn bộ cấu trúc được thiết kế theo dạng mỏng, giống giấy.

Pin hoạt động trong cơ thể rồi phân hủy

“Chúng ta thường sử dụng pin, vì vậy câu hỏi đặt ra ở đây là: Liệu chúng ta có thể phát triển một loại pin có khả năng tự phân hủy sinh học, và sau đó ứng dụng nó trong nhiều lĩnh vực khác nhau?”, Giovanni Traverso, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại MIT và là bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa tại Bệnh viện Brigham and Women’s (Mỹ) cho biết.

Pin đạt đến điện áp 1,84 volt, đủ để vận hành các thiết bị điện tử nhỏ có thể nuốt được.

Cấu trúc giống giấy của nó một phần đến từ cellulose và được lấy cảm hứng từ giấy gói cơm ăn được. Để tạo ra điện, thiết bị sử dụng điện cực magie, điện cực molypden trioxit và một loại gel phân hủy sinh học mang các hạt mang điện giữa chúng.

Trong một thử nghiệm được công bố, pin đã cung cấp năng lượng cho một thiết bị theo dõi RFID gửi tín hiệu đến đầu đọc từ khoảng cách 1,5 mét, điều này một ngày nào đó có thể giúp các bác sĩ xác nhận rằng bệnh nhân thực sự đã uống thuốc.

Trong một ứng dụng khác, nó cung cấp năng lượng cho một viên nang kích thích dạ dày, làm tăng ghrelin, một loại hormone liên quan đến cảm giác đói, lên đến 50% sau 20 phút kích thích ở lợn.

Nhóm nghiên cứu của MIT cho biết, họ đang tiếp tục hoàn thiện công nghệ và tiến tới thử nghiệm lâm sàng đối với công nghệ theo dõi có thể nuốt được của mình.

Các thiết bị hoàn chỉnh được sử dụng trong nghiên cứu vẫn chưa hoàn toàn có khả năng phân hủy sinh học, vì một số bộ phận vẫn phụ thuộc vào các linh kiện điện tử. Điều đó đồng nghĩa với việc vẫn còn nhiều vấn đề kỹ thuật cần xử lý trước khi một viên thuốc điện tử hoàn toàn tan trong miệng có thể trở thành một lựa chọn y tế thông thường.

Các nhà nghiên cứu cũng sẽ phải chứng minh rằng pin an toàn và đáng tin cậy trong điều kiện thay đổi nhiều hơn của hệ tiêu hóa người.

Nếu được chứng minh an toàn và hiệu quả trên người, công nghệ này có thể cung cấp nguồn năng lượng cho thế hệ thiết bị điện tử có thể nuốt, phục vụ theo dõi thuốc, cảm biến và các ứng dụng điều trị tạm thời trong đường tiêu hóa mà không cần để lại một viên pin thông thường bên trong cơ thể.