Miếng dán 5 phút có thể 'bắt' dấu hiệu tổn thương thận sớm

Cấu tạo miếng vi kim dán da của nhóm nghiên cứu - Ảnh: WASHU

Bệnh thận thường tiến triển âm thầm trong khi một số chỉ số xét nghiệm quen thuộc chỉ thay đổi rõ khi tổn thương đã xảy ra, vì vậy một nhóm nhà khoa học Mỹ đang thử cách "nghe" tín hiệu cảnh báo sớm hơn bằng một miếng dán vi kim đặt trực tiếp lên da.

Công nghệ do nhóm của giáo sư Srikanth Singamaneni, Đại học Washington ở St. Louis, cùng các cộng sự tại WashU Medicine và Đại học Texas A&M phát triển. Kết quả được công bố trên tạp chí Advanced Materials.

Miếng dán chứa 121 vi kim, xếp thành ma trận 11x11. Mỗi kim cao khoảng 629 micromet nhưng chỉ xuyên khoảng 125-165 micromet vào da, đủ tiếp xúc với dịch kẽ nằm giữa các tế bào mà không chạm tới mạch máu.

Mục tiêu mà những vi kim này tìm kiếm là NGAL, một protein có thể tăng nhanh chỉ vài giờ sau khi thận bị tổn thương.

Các chỉ số như creatinine trong máu thường được sử dụng để đánh giá chức năng thận nhưng có thể tăng tương đối muộn. Trong mô hình chuột bị gây tổn thương thận cấp, nhóm nghiên cứu phát hiện NGAL đã tăng rõ sau khoảng 4 giờ, trong khi creatinine chưa thay đổi đáng kể.

Nói cách khác, thay vì đợi dấu hiệu tổn thương trở nên đủ lớn để xuất hiện trên các xét nghiệm thông thường, miếng dán hướng tới việc "bắt" một tín hiệu sớm hơn ngay dưới da.

Nhóm cũng thử công nghệ trên 3 tình nguyện viên khỏe mạnh, thực hiện tổng cộng 11 phép đo. Miếng dán được đặt lên cẳng tay trong khoảng 5 phút.

Sau khi tháo ra, trên da chỉ còn những điểm rất nhỏ, không chảy máu và hồi phục hoàn toàn trong khoảng 30 phút. Kết quả NGAL lấy từ dịch kẽ có tương quan cao với nồng độ trong máu, với hệ số tương quan khoảng 0,94.

Tuy nhiên, ba người tham gia đều khỏe mạnh. Điều đó có nghĩa thử nghiệm trên người hiện mới chứng minh miếng dán có thể lấy và đo NGAL qua da, chưa chứng minh nó chẩn đoán chính xác tổn thương thận ở bệnh nhân.

Mô phỏng nhóm nghiên cứu - Ảnh: WASHU

Một điểm đặc biệt khác nằm ở khả năng chịu nóng. Các kháng thể trên vi kim dùng để "bắt" NGAL vốn là những phân tử khá mong manh, thường cần điều kiện bảo quản nghiêm ngặt. Nhóm nghiên cứu phủ chúng bằng một lớp khung kim loại - hữu cơ ZIF-8, có thể hình dung như một "áo giáp" cực nhỏ bảo vệ kháng thể khỏi nhiệt độ cao.

Trong thử nghiệm kéo dài bốn tuần, miếng dán liên tục trải qua các giai đoạn ở nhiệt độ phòng rồi được đặt ở 50°C. Sau đó, cảm biến có lớp bảo vệ vẫn giữ khoảng 94% tín hiệu ban đầu, trong khi loại không được bảo vệ chỉ còn khoảng 7%.

Nhóm còn cho miếng dán chịu 50°C trong ba ngày rồi gửi từ Missouri sang Texas và quay trở lại trong điều kiện vận chuyển thông thường, không dùng chuỗi lạnh. Sau hành trình này, cảm biến vẫn phát hiện được sự gia tăng NGAL ở chuột bị tổn thương thận.

Khả năng chịu nhiệt khiến công nghệ đặc biệt đáng chú ý với những khu vực xa bệnh viện, khí hậu nóng hoặc thiếu hệ thống bảo quản lạnh.