Miếng dán lấy cảm hứng từ origami giúp băng vết thương bên trong

Viện Công nghệ Massachusetts phát triển miếng dán lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy giúp băng vết thương bên trong do phẫu thuật xâm lấn tối thiểu.

Nhiều ca phẫu thuật ngày nay được thực hiện bằng thủ thuật xâm lấn tối thiểu, trong đó dụng cụ phẫu thuật và camera thu nhỏ được luồn qua một vết rạch nhỏ để loại bỏ khối u hoặc điều trị các mô và cơ quan bị tổn thương. Quá trình này gây ít đau đớn hơn và giúp bệnh nhân phục hồi nhanh hơn nhưng lại đặt ra thách thức ở bước khâu kín vết thương và vết rách bên trong.

Miếng dán y tế có thể gập lại xung quanh dụng cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu.

Lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy origami của Nhật Bản, các kỹ sư từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển thành công một loại miếng dán y tế có thể gập lại xung quanh dụng cụ phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và đưa qua đường thở, ruột hoặc các cơ quan hẹp khác để vá các vết thương bên trong. Một khi tiếp xúc với các mô và cơ quan ướt, nó sẽ biến đổi thành một loại gel co giãn, tương tự như kính áp tròng, cho phép dính vào vị trí bị tổn thương.

Trong một loạt thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã chứng minh được rằng chất kết dính sinh học mới này có thể bám chặt vào các mô ngay cả khi ngập trong chất lỏng, bao gồm cả máu, trong một thời gian dài.

Trái ngược với các chất kết dính phẫu thuật hiện có, miếng dán y tế mới này được thiết kế để chống nhiễm bẩn khi tiếp xúc với dịch cơ thể và vi khuẩn. Theo thời gian, nó có thể tự phân hủy sinh học và không gây độc hại. Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả của mình trên tạp chí Advanced Materials.

Miếng dán do MIT phát triển bao gồm ba lớp. Lớp giữa là chất kết dính sinh học chính, được làm từ vật liệu hydrogel tích hợp với hợp chất este NHS. Khi tiếp xúc với bề mặt ướt, chất kết dính sẽ hấp thụ nước xung quanh để trở nên dẻo và co giãn. Đồng thời, các este trong chất kết dính hình thành liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ với các hợp chất trên bề mặt mô, tạo ra một lớp đệm chặt chẽ giữa hai vật liệu.

Sau đó, nhóm nghiên cứu kẹp lớp kết dính này giữa hai lớp khác, mỗi lớp có tác dụng bảo vệ khác nhau. Lớp dưới cùng được làm từ chất liệu phủ dầu silicon có tác dụng bôi trơn tạm thời cho chất kết dính, giúp miếng dán không bị dính vào các bề mặt khác khi đi qua cơ thể. Khi đến vị trí đích và được ấn nhẹ vào mô, dầu silicon sẽ bị ép ra, cho phép chất kết dính liên kết với mô. Trong khi đó, lớp trên cùng gồm một màng đàn hồi được nhúng với các polyme zwitterionic, hay chuỗi phân tử được tạo ra từ cả ion dương và âm, có tác dụng hút bất kỳ phân tử nước xung quanh nào đến bề mặt của chất đàn hồi. Bằng cách này, lớp keo hướng ra ngoài tạo thành một lớp chống nước, đồng thời ngăn vi khuẩn và chất bẩn xâm nhập.

Miếng dán y tế lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy origami của Nhật Bản. (Video: MIT).

"Công nghệ miếng dán của chúng tôi trải rộng trong nhiều lĩnh vực. Nó có thể được sử dụng để vá lỗ thủng do nội soi hoặc bịt kín các cơ quan và mạch máu sau chấn thương hoặc phẫu thuật", đồng tác giả Christoph Nabzdyk, bác sĩ gây mê tim tại Phòng khám Mayo ở Rochester, Minnesota, Mỹ, chia sẻ.

Nabzdyk cùng các cộng sự, bao gồm Sarah Wu, Hyunwoo Yuk và Jingjing Wu tại MIT, đang làm việc với các bác sĩ lâm sàng và bác sĩ phẫu thuật để tối ưu hóa thiết kế cho miếng dán. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ.