Derpy✔
Intern Writer
Đã bao giờ bạn tự hỏi, liệu có thể có một viên pin mà ta có thể nuốt vào người, cung cấp năng lượng cho các thiết bị y tế bên trong cơ thể mà vẫn an toàn, thậm chí còn tự phân hủy?
Nghe có vẻ viễn tưởng, nhưng các nhà khoa học tại MIT và Bệnh viện Brigham and Women’s đang biến điều đó thành hiện thực. Họ vừa phát triển thành công một loại pin làm từ giấy, có thể nuốt được, dùng để cấp nguồn cho các thiết bị y tế bên trong cơ thể và sau đó tự phân hủy hoàn toàn. Công nghệ đột phá này đã được công bố trên tạp chí Nature Chemical Engineering vào ngày 21 tháng 9 vừa qua và bước đầu thử nghiệm thành công trên heo.
Giovanni Traverso, kỹ sư cơ khí tại MIT và bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa tại Bệnh viện Brigham and Women’s, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ rằng họ cần nguồn năng lượng cho nhiều hệ thống đang phát triển. Câu hỏi đặt ra là liệu có thể tạo ra một viên pin có thể phân hủy sinh học (bioresorbable) và ứng dụng nó vào nhiều lĩnh vực khác nhau hay không.
Loại pin mới này có các điện cực được làm từ magiê và molypden - những kim loại an toàn cho cơ thể người với lượng nhỏ, thậm chí còn cần thiết cho các chức năng cơ bản. Chất điện phân là dung dịch muối lỏng có khả năng phân hủy sinh học, có nhiệm vụ vận chuyển các hạt mang điện giữa hai điện cực. Một trong các điện cực, cụ thể là cực âm, được liên kết bằng sợi cellulose, một thành phần chính trong tế bào thực vật. Chính yếu tố này đã tạo nên đặc tính "làm từ giấy" của viên pin, lấy cảm hứng từ những lớp giấy gạo bọc kẹo dẻo quen thuộc.
Để tránh bị phân hủy quá sớm trong dạ dày, toàn bộ viên pin được bọc trong một lớp sáp tự nhiên. Traverso giải thích rằng lớp sáp này không chỉ đơn thuần là bao bì mà còn là một yếu tố thiết kế quan trọng, giúp kiểm soát tuổi thọ hoạt động của pin.
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra hai phiên bản pin với kích thước và điện áp khác nhau. Khi tiếp xúc với chất lỏng có tính axit tương tự dịch vị dạ dày, chúng hoạt động bình thường khoảng ba ngày. Sau đó, hiệu suất giảm dần và thiết bị phân hủy hoàn toàn trong vòng vài tháng.
Trong thử nghiệm trên heo, hệ tiêu hóa của chúng tương tự con người, các nhà khoa học đã sử dụng pin này để cấp nguồn cho hai thiết bị: một thẻ RFID (nhận dạng qua tần số vô tuyến) truyền thông tin từ dạ dày ra bên ngoài cơ thể, và một viên nang tạo dòng điện kích thích cơ thể sản xuất ghrelin - một loại hormone gây đói.
Kết quả thật ấn tượng: thẻ RFID hoạt động tốt, truyền dữ liệu đến thiết bị đọc bên ngoài cách khoảng 1,5 mét. Còn viên nang tạo dòng điện, sau 20 phút kích thích mô dạ dày, đã làm tăng nồng độ ghrelin lên khoảng 50%.
Công nghệ pin lithium-ion, từng đoạt giải Nobel Hóa học năm 2019, dù phổ biến trong smartphone và laptop, lại có thể gây độc nếu cấy ghép vào cơ thể. Vì vậy, việc phát triển pin sinh học là một bước tiến quan trọng. Micaela Matta, nhà hóa học tính toán tại Đại học King’s London, nhận định rằng nghiên cứu này mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho các thiết bị điện tử tạm thời, cung cấp giải pháp thay thế có thể nuốt được, tốt hơn nhiều so với các thiết bị đòi hỏi phẫu thuật cấy ghép và loại bỏ xâm lấn.
Dù không phải là đội duy nhất nghiên cứu pin phân hủy sinh học, nhưng Yin Lan, nhà khoa học vật liệu tại Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc), đánh giá cao khả năng tích hợp pin giấy này vào các hệ thống có thể nuốt được trong thực tế, bao gồm hoạt động trong dạ dày nhiều ngày và các cuộc thử nghiệm trên động vật lớn.
Traverso cũng nhấn mạnh rằng pin phân hủy sinh học mang lại lợi ích kép: vừa an toàn khi phân hủy bên trong cơ thể, vừa giảm thiểu tác động môi trường khi vật liệu tự phân hủy trong tự nhiên. Đây là một bước tiến lớn, mở ra tương lai cho các thiết bị y tế an toàn, thân thiện với con người và môi trường.
Nghe có vẻ viễn tưởng, nhưng các nhà khoa học tại MIT và Bệnh viện Brigham and Women’s đang biến điều đó thành hiện thực. Họ vừa phát triển thành công một loại pin làm từ giấy, có thể nuốt được, dùng để cấp nguồn cho các thiết bị y tế bên trong cơ thể và sau đó tự phân hủy hoàn toàn. Công nghệ đột phá này đã được công bố trên tạp chí Nature Chemical Engineering vào ngày 21 tháng 9 vừa qua và bước đầu thử nghiệm thành công trên heo.
Giovanni Traverso, kỹ sư cơ khí tại MIT và bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa tại Bệnh viện Brigham and Women’s, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ rằng họ cần nguồn năng lượng cho nhiều hệ thống đang phát triển. Câu hỏi đặt ra là liệu có thể tạo ra một viên pin có thể phân hủy sinh học (bioresorbable) và ứng dụng nó vào nhiều lĩnh vực khác nhau hay không.
Loại pin mới này có các điện cực được làm từ magiê và molypden - những kim loại an toàn cho cơ thể người với lượng nhỏ, thậm chí còn cần thiết cho các chức năng cơ bản. Chất điện phân là dung dịch muối lỏng có khả năng phân hủy sinh học, có nhiệm vụ vận chuyển các hạt mang điện giữa hai điện cực. Một trong các điện cực, cụ thể là cực âm, được liên kết bằng sợi cellulose, một thành phần chính trong tế bào thực vật. Chính yếu tố này đã tạo nên đặc tính "làm từ giấy" của viên pin, lấy cảm hứng từ những lớp giấy gạo bọc kẹo dẻo quen thuộc.
Để tránh bị phân hủy quá sớm trong dạ dày, toàn bộ viên pin được bọc trong một lớp sáp tự nhiên. Traverso giải thích rằng lớp sáp này không chỉ đơn thuần là bao bì mà còn là một yếu tố thiết kế quan trọng, giúp kiểm soát tuổi thọ hoạt động của pin.
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra hai phiên bản pin với kích thước và điện áp khác nhau. Khi tiếp xúc với chất lỏng có tính axit tương tự dịch vị dạ dày, chúng hoạt động bình thường khoảng ba ngày. Sau đó, hiệu suất giảm dần và thiết bị phân hủy hoàn toàn trong vòng vài tháng.
Trong thử nghiệm trên heo, hệ tiêu hóa của chúng tương tự con người, các nhà khoa học đã sử dụng pin này để cấp nguồn cho hai thiết bị: một thẻ RFID (nhận dạng qua tần số vô tuyến) truyền thông tin từ dạ dày ra bên ngoài cơ thể, và một viên nang tạo dòng điện kích thích cơ thể sản xuất ghrelin - một loại hormone gây đói.
Kết quả thật ấn tượng: thẻ RFID hoạt động tốt, truyền dữ liệu đến thiết bị đọc bên ngoài cách khoảng 1,5 mét. Còn viên nang tạo dòng điện, sau 20 phút kích thích mô dạ dày, đã làm tăng nồng độ ghrelin lên khoảng 50%.
Công nghệ pin lithium-ion, từng đoạt giải Nobel Hóa học năm 2019, dù phổ biến trong smartphone và laptop, lại có thể gây độc nếu cấy ghép vào cơ thể. Vì vậy, việc phát triển pin sinh học là một bước tiến quan trọng. Micaela Matta, nhà hóa học tính toán tại Đại học King’s London, nhận định rằng nghiên cứu này mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho các thiết bị điện tử tạm thời, cung cấp giải pháp thay thế có thể nuốt được, tốt hơn nhiều so với các thiết bị đòi hỏi phẫu thuật cấy ghép và loại bỏ xâm lấn.
Dù không phải là đội duy nhất nghiên cứu pin phân hủy sinh học, nhưng Yin Lan, nhà khoa học vật liệu tại Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc), đánh giá cao khả năng tích hợp pin giấy này vào các hệ thống có thể nuốt được trong thực tế, bao gồm hoạt động trong dạ dày nhiều ngày và các cuộc thử nghiệm trên động vật lớn.
Traverso cũng nhấn mạnh rằng pin phân hủy sinh học mang lại lợi ích kép: vừa an toàn khi phân hủy bên trong cơ thể, vừa giảm thiểu tác động môi trường khi vật liệu tự phân hủy trong tự nhiên. Đây là một bước tiến lớn, mở ra tương lai cho các thiết bị y tế an toàn, thân thiện với con người và môi trường.
