Từ năm 2020, nhóm các nhà khoa học bao gồm TS Nguyễn Đức Thành cùng các cộng sự Meysam Chorsi, Thịnh Lê và Feng Lin, Đại học Connecticut (Mỹ) đã bắt tay nghiên cứu tạo ra các chip phát sóng siêu âm có kích thước nhỏ, mềm dẻo có thể cấy ghép và tích hợp với các mô não để phát ra sóng siêu âm đủ mạnh, thuận lợi đưa thuốc hóa trị liệu vào não.

Mới đây, nghiên cứu đã được thử nghiệm thành công trên chuột và được công bố trên Tạp chí khoa học uy tín hàng đầu thế giới Science Advances hôm 14/6.

Phương pháp mới giúp giải quyết những hạn chế của các biện pháp điều trị u não hiện có

Theo nội dung bài báo được công bố, nhóm nghiên cứu Nguyen Lab do TS Nguyễn Đức Thành đứng đầu đã phát triển thành công thiết bị có thể cấy vào não cho phép thực hiện hóa trị lặp lại nhiều lần . Điều đặc biệt là thiết bị này ít xâm lấn và có khả năng tự tiêu an toàn trong cơ thể từ đó giúp làm giảm các nguy cơ tiềm hậu cấy ghép cho người bệnh.

Chia sẻ về quá trình tạo nên loại chip siêu âm hỗ trợ điều trị hóa trị ung thư não, nhóm nghiên cứu cho biết, họ đã tạo ra các tinh thể glycine (amino acid an toàn và phổ biến trong cơ thể người) và sau đó phá vỡ thành những mảnh có kích thước chỉ vài trăm nanomet. Bằng cách quay áp điện với polycaprolactone (PCL), một loại polyme có thể phân hủy sinh học, nhóm tạo ra màng áp điện rất mỏng, mềm và nhẹ, có thể phân hủy hoàn toàn trong 6 tuần.

Trước đây, việc đưa thuốc hóa trị vào não thường là thách thức lớn do sự ngăn cản của mãu não.Nếu dùng phương pháp rung siêu âm, tuy an toàn và hiệu quả nhất hiện nay, nhưng hạn chế bởi máy phải phát sóng siêu âm bên ngoài não vô cùng lớn để vượt qua hộp sọ dày của người, rất dễ gây ra các hư tổn cho não.

Ứng dụng phương pháp này, bệnh nhân cần chụp cộng hưởng từ để điều chỉnh và tập trung các sóng siêu âm vào các khối u trên não. Việc này chỉ cho phép đưa thuốc vào một lần, trong khi hóa trị liệu cần thực hiện lặp lại nhiều lần sau phẫu thuật cắt bỏ khối u để hoàn toàn tiêu diệt các tế bào ung thư còn sót lại.

Một phương pháp khác là đưa các đầu phát (đầu dò) sóng siêu âm vào não có thể giúp các hóa trị liệu thực hiện hiệu quả. Trên thị trường đã có thiết bị siêu âm cấy ghép được vào não bằng vật liệu gồm áp điện thông thường (như PZT hoặc polymer (PVDF). Tuy nhiên thiết bị này phải cần phẫu thuật loại bỏ sau khi điều trị xong, rất dễ gây tổn hại đến não.

TS Nguyễn Đức Thành cho biết, thiết bị này có thể khắc phục được những hạn chế của phương pháp cũ.

Theo đó, con chip do nhóm phát triển với khả năng tự phân hủy nên giúp quá trình điều trị trở nên đơn giản hơn. Quá trình thử nghiệm và so sánh trên chuột bị ung thư não cho thấy, sử dụng phương pháp đưa thuốc hóa trị vào não dưới các tác động rung siêu âm của các glycine/PCL chip, những khối u trong não chuột đều bị ức chế.

So với các con chuột nhận các hóa trị bình thường, u não phát triển một cách không kiểm soát thì những con chuột bị ung thư não được nhận điều trị bằng phương pháp mới từ nhóm nghiên cứu có thời gian sống gần gấp đôi.

TS Nguyễn Đức Thành cho biết, thiết bị phát sóng siêu âm này sẽ được kiểm tra trên các động vật bậc cao gần với người trước khi thử nghiệm lâm sàng để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn.

Được biết, thiết bị tạo sóng siêu âm cấy ghép não là thành công nối dài trong hành trình nghiên cứu chuyển đổi vật liệu trong y học thành những vật liệu thông minh ứng dụng trong y khoa của TS Thành.

Năm 2018, Nguyen Lab ở UConn là nhóm nghiên cứu đầu tiên chế tạo cảm biến điện tử được chuyển đổi từ vật liệu dùng cho chỉ tự tiêu. Thiết bị được cấy ghép vào cơ thể bệnh nhân và truyền tín hiệu ra bên ngoài thông qua công nghệ không dây. Chúng có khả năng tự tiêu hủy mà không cần thêm lần phẫu thuật lấy ra giống cảm biến thông thường. Năm 2021, anh cùng cộng sự lần đầu tiên tái tạo miếng sụn đầu gối giúp điều trị tổn thương và tái tạo sụn, mang lại hy vọng cho người viêm khớp.

Để thành công tái tạo miếng sụn đầu gối sử dụng trong điều trị tổn thương và tái tạo sụn cho người bị viêm khớp nhóm nghiên cứu tại Đại học Connecticut (Mỹ) do Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành (38 tuổi) dẫn đầu đã sử dụng các sợi nano của poly-L lactic axit (PLLA), một loại polymer phân hủy sinh học thường được sử dụng để khâu vết thương phẫu thuật. 

Vật liệu nano có một đặc tính được gọi là áp điện - có khả năng chuyển đổi những áp suất cơ học thành tín hiệu điện. Khi cấy ghép vào trong khớp xương, dưới lực tác động từ cử động của khớp, ví dụ như đi bộ, tấm polymer áp điện PLLA sẽ tạo ra xung điện yếu nhưng ổn định giúp "triệu hồi" các tế bào gốc, kích thích việc tiết ra các protein giúp cho quá trình hình thành và tái tạo sụn.

Trong nghiên cứu này, nhóm các nhà khoa học đã thành công kết hợp giữa phương pháp vật lý trị liệu và miếng dán polymer áp điện giuớ sụn bị hư tổn được rút ngắn thời gian hồi phục. Điều đáng nói, miếng sụn do Tiến sĩ Nguyễn Đức Thành sau khi hoàn thành nhiệm vụ có thể tự tiêu mà không cần thêm các thủ thuật để loại bỏ hậu điều trị.

Sáng chế miếng dán sụn do anh đứng đầu đã khắc phục được điều trên khi chứng minh được những tín hiệu điện rất nhỏ phát ra từ một miếng PLLA polymer áp điện (không cần tế bào gốc hay các hóa chất kích thích sự tăng trưởng). Đây được xem là chìa khóa cho sự phát triển bình thường.

Nhóm đã thử nghiệm trên thỏ bị tổn thương sụn và cấy ghép các miếng sụn làm bằng PLLA vào trong khớp gối của thỏ. Thỏ được huấn luyện để nhảy trên máy chạy bộ, tạo nên các áp lực tác động lên miếng polymer áp điện. Đúng như dự đoán, sụn phát triển trở lại bình thường sau 1-2 tháng tập luyện.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí hàng đầu của y học (Science Translational Medicine1) và dẫn lại trên tạp chí Nature cho nghiên cứu về bệnh viêm khớp (Nature Reviews Rheumatology2). "Nghiên cứu này là bằng chứng cho thấy polymer áp điện phân hủy sinh học kết hợp vật lý trị liệu có thể hữu ích trong việc điều trị viêm xương khớp và áp dụng tái tạo mô bị thương", tờ Science nhận định.

Thái An