Các nhà khoa học MIT vừa nghĩ ra một phương pháp đo hàm lượng glucose trong máu bằng cách chiếu ánh sáng hồng ngoại gần lên trên da. Ảnh: Patrick Gillooly.
Những người bị bệnh đái tháo đường phải chịu châm ngón tay vài lần mỗi ngày để lấy máu. Đó thật sự là một điều ám ảnh! Nay các nhà nghiên cứu ở Mĩ vừa tìm ra một giải pháp nhanh chóng và không gây đau để đo hàm lượng đường trong máu – một dụng cụ hoạt động đơn giản bằng cách chiếu ánh sáng lên trên da.
Trong tương lai, người ta sẽ chế tạo ra một dụng cụ cỡ laptop có thể giữ trong nhà hoặc mang đi khắp nơi. Thay vì phải chích vào da để lấy mẫu máu, dụng cụ trên đo hàm lượng đường đơn giản bằng cách đặt một máu quét lên trên da. Vì phép đo diễn ra nhanh chóng và dễ dàng, nên người ta hi vọng dụng cụ có thể khích lệ những người bị tiểu đường kiểm tra hàm lượng đường trong máu của họ thường xuyên hơn, cho phép họ làm chủ tốt hơn tình trạng bệnh tật của mình.
Bộ phận chính của dụng cụ trên là quang phổ kế Raman, nó có thể nhận ra các hợp chất hóa học bằng cách đo xem ánh sáng laser hồng ngoại gần tán xạ như thế nào khi tiếp xúc với các phân tử. Ý tưởng sử dụng quang phổ kế Raman để đo hàm lượng đường trong máu được đề xuất lần đầu tiên cách đây 15 năm trước, bởi Michael Feld tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Mặc dù Feld đã qua đời hồi tháng 4 năm nay, nhưng đội của ông hiện đang hiện thực hóa tầm nhìn của ông.
Vấn đề trở ngại cho đến nay là ánh sáng hồng ngoại gần chỉ có thể thâm nhập một khoảng cách ngắn vào trong da. Do đó, kĩ thuật trên phát hiện ra glucose trong chất lỏng xung quanh các tế bào da (chất lỏng khe), thay vì trong dòng máu chảy. Đây là một khó khăn vì hàm lượng glucose trong máu có thể thay đổi nhanh chóng, thí dụ sau khi ăn uống 5-10 phút sau thì những thay đổi hàm lượng đường mới có thể nhìn thấy ở chất lỏng khe.
Đội khoa học MIT giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển một thuật toán liên hệ glucose trong máu với hàm lượng glucose khe. “Chúng tôi đã tích hợp một mô hình truyền khối lượng vào trong thuật toán quang phổ Raman tổng quát, cho phép chúng tôi biến đổi liền mạch giữa glucose trong máu và glucose khe”, Ishan Barman, tác giả lãnh đạo nhóm nghiên cứu, cho biết.
Sử dụng một phiên bản sơ bộ của dụng cụ trên, đội nghiên cứu đã kiểm tra hàm lượng đường trong máu của một số tình nguyện viên và nhận thấy độ chính xác của phép kiểm tra đúng là tốt ngang với các phép kiểm tra chích máu ngón tay. Ngoài ra, thuật toán mới còn cho phép thử nghiệm tiên đoán giai đoạn có hàm lượng đường trong máu cao hoặc thấp (hyperglycemia và hypoglycemia) sắp tới bằng cách ngoại suy tốc độ biến đổi nồng độ đường trong máu.
Thách thức tiếp theo là giảm cỡ hệ Raman và chế tạo một dụng cụ thu nhỏ thích hợp cho sử dụng trong nhà. Một nguyên mẫu đã được chế tạo và hiện đã được lên lịch định cho thử nghiệm lâm sàng, nhưng việc giảm tính phức tạp của hệ và thu nhỏ các thành phần đòi hỏi cần có thêm thời gian.
“Chúng tôi đang ở trong giai đoạn chứng minh nguyên lí của sự phát triển dụng cụ - và chúng tôi hình dung ra một đơn vị cỡ laptop hoặc có thể cầm tay với giá thành cỡ chừng 200 USD”, Barman cho biết. “Thật khó dự báo trước do các biến đổi thị trường và các quy rắc FDA, nhưng người ta có thể sử dụng một dụng cụ quang để theo dõi hàm lượng glucose trong vòng 5-7 năm tới”.
Randall Jean, một chuyên gia về cảm biến từ xa tại trường đại học Baylor ở Texas, Hoa Kì, thật ấn tượng trước công trình trên. “Nghiên cứu này xử lí một vấn đề thực tế và có vẻ mang lại một phương tiện quan trọng nhằm cải tiến việc chế tạo các bộ cảm biến không xâm hại”, ông nói. “Nó cũng có thể hữu ích trong việc phát triển cái gọi là ‘tuyến tụy nhân tạo’ – trong đó insulin có thể được phân phối tự động để phản ứng với hàm lượng đường trong máu”.
Nguồn: physicsworld.com
