Kỹ sư MIT phát minh miếng dán tim tự động phóng thích thuốc theo lịch

Vấn đề lớn sau cơn đau tim: mô tim không tự hồi phục

Khi một người bị nhồi máu cơ tim, các tế bào tim ở khu vực bị thiếu máu sẽ chết dần, và cơ thể không thể tự tái tạo lại các tế bào đó. Hậu quả là người bệnh mất một phần chức năng tim vĩnh viễn. Dù các phương pháp phẫu thuật như bắc cầu động mạch vành có thể cải thiện lưu lượng máu, chúng không thể phục hồi phần cơ tim đã tổn thương.

Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu tại MIT đặt mục tiêu thiết kế một miếng dán đặc biệt, có thể đặt trực tiếp lên tim trong quá trình phẫu thuật nhằm hỗ trợ quá trình hồi phục mô tim. Miếng dán sẽ giải phóng thuốc từ từ trong nhiều ngày, giúp đồng bộ hóa việc điều trị với tiến trình hồi phục tự nhiên của cơ thể.

Phương pháp này được thiết kế để tác động trực tiếp vào vùng bị tổn thương, thay vì truyền thuốc qua đường tĩnh mạch như cách truyền thống. Việc “lập trình” thời gian phóng thích thuốc giúp tăng hiệu quả điều trị và hạn chế tác dụng phụ.

Cấu trúc thông minh: thuốc phóng thích đúng thời điểm

Để làm được điều này, các nhà khoa học sử dụng một loại hạt vi cầu đặc biệt, giống như những chiếc “cốc cà phê siêu nhỏ có nắp đậy”. Những hạt này được làm từ chất liệu PLGA - một loại polymer phân hủy sinh học - và có thể chứa thuốc bên trong.

Bằng cách điều chỉnh cấu trúc phân tử của phần “nắp”, họ có thể kiểm soát chính xác thời điểm các hạt tan ra, giải phóng thuốc theo lịch trình định sẵn. Trong nghiên cứu, các hạt được thiết kế để tan vào các khoảng thời gian: ngày 1 - 3, ngày 7 - 9 và ngày 12 - 14 sau khi cấy ghép.

Ba loại thuốc được sử dụng gồm:

• Neuregulin-1: giúp ngăn tế bào tim chết sớm.
• VEGF: hỗ trợ tái tạo các mạch máu mới quanh tim.
• GW788388: ức chế sự hình thành mô sẹo - nguyên nhân khiến tim yếu đi sau tổn thương.

Miếng dán được làm từ một lớp hydrogel mềm dẻo, tương tự như kính áp tròng, chứa các hàng hạt thuốc được sắp xếp theo thứ tự. Hydrogel này được làm từ alginate và PEGDA - đều là những chất an toàn sinh học, sẽ phân hủy tự nhiên trong cơ thể theo thời gian.

Hiệu quả rõ rệt trên mô tim nhân tạo và chuột thí nghiệm

Để kiểm chứng hiệu quả, các nhà nghiên cứu thử nghiệm miếng dán trên mô tim nhân tạo được tạo từ tế bào cơ tim, tế bào nội mô và tế bào sợi tim của người. Khi các mô này bị đặt trong điều kiện thiếu oxy - mô phỏng một cơn đau tim - miếng dán giúp tăng khả năng sống sót của tế bào, thúc đẩy phát triển mạch máu mới, và giảm hình thành sẹo.

Trong thử nghiệm trên chuột bị nhồi máu cơ tim, nhóm dùng miếng dán đạt tỷ lệ sống cao hơn 33% so với nhóm không điều trị. Đồng thời, diện tích mô tim bị tổn thương giảm 50%, và lưu lượng máu bơm ra từ tim tăng rõ rệt. Đây là những chỉ số cho thấy chức năng tim được khôi phục một cách đáng kể.

Đặc biệt, miếng dán không gây cản trở hoạt động cơ học của tim. Sau một năm, nó chỉ còn là một lớp rất mỏng trên bề mặt tim và sẽ tiêu biến hoàn toàn.

Theo nhóm nghiên cứu, nếu công nghệ này được phê duyệt cho sử dụng ở người, nó có thể giúp bệnh nhân lấy lại phần nào chức năng tim, vốn thường bị mất vĩnh viễn sau nhồi máu cơ tim.

Hải Bình