Nhìn ra thế giới: Ứng dụng công nghệ y khoa nâng cao chất lượng cuộc sống

HỢP KIM COBARION - ĐỘT PHÁ TRONG THẾ GIỚI Y SINH

Kamaishi là một thành phố thuộc tỉnh Iwate, phía đông bắc Nhật Bản. Nơi đây từ lâu được coi là trung tâm sản xuất sắt thép quan trọng. Và thành phố công nghiệp lâu đời này giờ đây đã phát triển thành công một vật liệu kim loại có khả năng thay đổi cả thế giới.

Cobarion là một loại hợp kim chrome coban mới, ít có khả năng gây ra các phản ứng dị ứng. Ngành y học thế giới từ lâu luôn cần tới loại hợp kim như thế, do vậy, nó đã nhanh chóng được sử dụng để làm các khớp nối nhân tạo và phục hình răng. 

Giáo sư Chiba của Đại học Tohoku đã phát triển hợp kim cobarion vì ông mong muốn có thể giúp đỡ những người bị dị ứng với kim loại. 

Giáo sư AKIHIKO CHIBA - Viện Nghiên cứu Kim loại, Đại học Tohoku: “Khi tôi lần đầu tiên nhìn thấy bức ảnh chụp của một bệnh nhân bị dị ứng kim loại, tôi đã rất ngạc nhiên vì mức độ nghiêm trọng của nó. Chỉ từ một điểm tiếp xúc nhỏ, nó đã lan ra toàn bộ cơ thể gây viêm trên diện rộng. Điều này đã thôi thúc tôi quyết định tìm cho ra một giải pháp mới.”

Phần lớn các trường hợp dị ứng kim loại là do có yếu tố niken. Niken kết hợp với các kim loại khác để giúp các hợp kim chắc chắn hơn, và dễ sử dụng. Do vậy, nó thường được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ phẫu thuật, chỉnh hình và phục hình răng. Giáo sư Chiba đã bắt đầu tìm kiếm một giải pháp giúp hợp kim kim loại cứng hơn mà không cần tới yếu tố niken.

Ông đã phát hiện ra rằng niken có thể thay thế trong các hợp kim bằng một hợp chất nitơ. Để phát triển một phương pháp sản xuất thực tế, ông đã tận dụng những gì có sẵn tại một công ty sản xuất kim loại ở Kamaishi. Tuy nhiên, trong năm 2011, khi đã gần đạt được thành công, thành phố Kamaishi đã bị tàn phá sau trận động đất và sóng thần Tohoku. Nhóm phát triển và gia đình của họ đã bị ảnh hưởng đáng kể sau thảm hoạ. Tương lai của dự án trở nên mơ hồ. 

Ông TAKEHIRO SASAKI - Công ty Eiwa: “Cho dù có nhiều khó khăn, nhưng chúng tôi nghĩ dự án này có thể là một cú hích giúp thúc đẩy các công tác tái thiết trong vùng. Do vậy, chúng tôi đã phải nỗ lực gấp đôi.”

Với quyết tâm “chữa lành vết thương” sau thảm hoạ, nhóm phát triển đã cố gắng và hoàn thành dự án. Hợp kim mà họ sản xuất ra chính là Cobarion. Không chỉ hạn chế chứng dị ứng kim loại, loại hợp kim mới này còn có khả năng chống chịu mài mòn cao, và cứng hơn bạc gấp 10 lần. Hơn nữa, nó cũng chống lại độ mòn của kim loại tốt hơn nhiều so với các loại hợp kim khác.

Giáo sư AKIHIKO CHIBA - Viện Nghiên cứu Kim loại, Đại học Tohoku: “Chúng tôi muốn tạo ra một hợp kim kim loại tốt hơn để sử dụng trong lĩnh vực y sinh, ít gây ra các phản ứng trên cơ thể con người. Điều này vẫn luôn là yếu tố thúc đẩy mục tiêu phát triển của chúng tôi và tôi hy vọng sau này cũng vậy.”

Loại hợp kim mới cũng có một vẻ ngoài sáng bóng như bạch kim và nó đã được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp trang sức. Cobarion được coi là khá hữu dụng đối với những người muốn đeo trang sức kim loại quý trong khoảng thời gian dài nhưng lại mắc chứng dị ứng kim loại. 

Người dân: “Tôi vẫn luôn muốn đeo trang sức nhưng điều đó là không thể. Da của tôi sẽ đỏ lên và bắt đầu ngứa. Và tình trạng này sẽ ngày càng nặng hơn. Kim loại mới này không gây kích ứng da. Và cuối cùng, tôi đã có thể đeo trang sức mà không cần lo về chứng dị ứng kim loại của mình.”

Từ một thành phố sản xuất thép lâu đời Kamaishi, và sự ra đời của loại hợp kim không gây kích ứng, cuộc sống của nhiều người dân đã cải thiện hơn rất nhiều.

CUỘC CÁCH MẠNG TRONG LĨNH VỰC TÁI TẠO XƯƠNG

Bộ não và cơ quan nội tạng của chúng ta đều được bộ xương nâng đỡ. Nếu có bất kỳ phần xương nào bị tổn hại do dịch bệnh hay chấn thương, nó đều phải được thay thế bằng phương pháp ghép xương. Loại xương ghép tổng hợp mới này, cũng là loại đầu tiên trên thế giới, có thể tự phát triển trong cơ thể người. Nó được công ty công nghệ y sinh Next 21, có trụ sở tại thủ đô Tokyo, phát triển. Ý tưởng về loại xương tổng hợp này được nhà phát minh Shigeki Suzuki nghĩ tới khi ông gặp một người bạn của mình.

Ông SHIGEKI SUZUKI - Công ty Next 21: “Cô con gái 2 tuổi của bạn tôi bị ung thư và cô bé buộc phải cắt bộ xương hàm trên của mình. Điều này đã thôi thúc tôi quyết định tìm ra một phương pháp tốt hơn để điều trị những loại bệnh như vậy.”

Do bệnh nhân này vẫn còn quá nhỏ, chỉ mới 2 tuổi, loại xương ghép bằng titan thông thường sẽ cần phải thay thế nhiều lần trong quá trình cô bé lớn lên. Luôn trăn trở với vấn đề này, ông Suzuki đã bắt đầu để ý tới cơ chế tái tạo xương. 

Giống như da và tóc, xương của chúng ta cũng liên tục tái tạo. Đây là những gì đang diễn ra bên trong xương ở cấp độ tế bào. Một số tế bào nhất định luôn hoạt động để phá huỷ các phần xương cũ. Nhiều tế bào khác nhau cũng theo đó mà tái tạo nên phần xương mới. Ông Suzuki đã phát triển một loại canxi đặc biệt nhằm tạo ra loại xương tổng hợp có thành phần rất giống với xương tự nhiên. 

Ông SHIGEKI SUZUKI - Công ty Next 21: “Cơ thể con người sẽ tự động cho rằng phần xương ghép là một phần trong cơ thể. Và nó sẽ tự động bắt đầu quá trình tái tạo xương, tạo ra phần xương tự nhiên ngay trên chỗ xương ghép đó.”

Theo thời gian, cơ thể phát triển phần xương mới để thay thế cho xương ghép tổng hợp. Chẳng hạn trong trường hợp này, bệnh nhân bị mất 1 bên hàm khiến khuôn mặt bị mất cân đối. Một phần xương tổng hợp sẽ được ghép vào. Cơ thể bắt đầu tái tạo các mô xương đã mất và chỉ 1 năm sau đó, hầu như toàn bộ xương hàm của người bệnh sẽ lại là xương tự nhiên. Được sản xuất trong một máy in 3D, đây là những miếng ghép tổng hợp đầu tiên trên thế giới có thể trở thành xương tự nhiên. Một máy scan được sử dụng để đo xương của bệnh nhân với độ chính xác lên tới 0,1mm, nhằm đảm bảo xương ghép tổng hợp hoàn toàn trùng khớp. Các lỗ nhỏ cho tuỷ xương cũng được tái tạo nhằm thúc đẩy quá trình phát triển tự nhiên.

Tiến sỹ Tsuyoshi Takato là một chuyên gia trong phẫu thuật tái tạo. Ông cũng tham gia vào quá trình phát triển của công nghệ mới. 

Tiến sỹ TSUYOSHI TAKATO - Giáo sư danh dự, Đại học Tokyo: “Máy in 3D tạo ra các mảnh ghép có tỷ lệ chính xác cao đến mức chúng ta chỉ cần gắn nó vào bằng 2 mũi khâu. Điều này giúp quy trình được hoàn thiện nhanh chóng. Nhưng điều khiến bệnh nhân thích nhất là khi kết thúc, cơ thể của họ sẽ không khác gì so với trước kia.”

Tái tạo xương thay cho phần xương cũ. Công nghệ mới này đã và đang giúp ích cho các bệnh nhân tại nhiều bệnh viện trên khắp Nhật Bản.

THIẾT BỊ GIÚP NGƯỜI BỊ LIỆT CÓ THỂ DI CHUYỂN

Sau một vụ tai nạn xe máy vào năm 2017, anh Michael Roccati đã bị chấn thương tuỷ sống và bị liệt hoàn toàn. Nhưng nhờ một thiết bị điện cực cấy vào tủy sống, anh Roccati, một lần nữa, có thể thực hiện những điều đơn giản.

Anh là một trong ba nam giới độ tuổi từ 29 đến 41 tham gia thử nghiệm lâm sàng STIMO do Tiến sĩ Jocelyne Bloch tại Bệnh viện Đại học Lausanne và Grégoire Courtine thuộc Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ dẫn dắt. Tất cả các bệnh nhân trong thử nghiệm đều mất hoàn toàn khả năng tự vận động ở khu vực dưới vùng chấn thương. Hai người bị mất cảm giác hoàn toàn. Những người tham gia được cấy 16 thiết bị điện cực vào khoang ngoài màng cứng - một khu vực giữa các đốt sống và màng tủy sống. Từ đó, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng máy tính bảng để khởi tạo các chuỗi xung điện, được gửi đến các điện cực ngoài màng cứng thông qua máy tạo nhịp tim, để kích hoạt các cơ của những người tham gia. Đây là nghiên cứu đầu tiên mà tất cả người tham gia có thể tự bước đi chỉ một ngày sau khi phẫu thuật.

Tiến sỹ JOCELYNE BLOCH - Bệnh viện Đại học Lausanne, Thuỵ Sỹ: “Để nhắm tới các điểm cụ thể, bạn cần hiểu rõ vị trí của chúng. Vì vậy, chúng tôi đã lập mô hình tuỷ sống. Và sau đó, chúng tôi thiết kế các xung điện kích thích theo cấu trúc giải phẫu của từng bệnh nhân.”

Công trình nghiên cứu này mang đến lựa chọn điều trị mới cho hàng chục nghìn bệnh nhân bị tổn thương tủy sống và không có lựa chọn khác. Tuy nhiên, với thiết bị STIMO, những người bị tổn thương tủy sống hoàn toàn có thể đi lại chỉ khi nhận được sự kích thích. Trong khi thiết bị tắt, họ sẽ không thể tự di chuyển. Các điện cực có thể không cần thay thế trong suốt cuộc đời, nhưng máy tạo nhịp tim cần được thay thế 9 năm một lần. Nhưng nếu tập luyện, bệnh nhân có thể tăng cường sức bền và thực hiện nhiều hoạt động hơn. Sau khi phẫu thuật, ba người tham gia nghiên cứu được tập vật lý trị liệu một hoặc hai tiếng 4 lần một tuần.

 Sau ba hoặc bốn tháng liên tục tập luyện, một người tham gia có thể đứng trong hai giờ liền. Một người có thể tự đi bộ 500 mét. Một người thậm chí còn có thể bước lên cầu thang.

Tiến sỹ JOCELYNE BLOCH - Bệnh viện Đại học Lausanne, Thuỵ Sỹ: “Ban đầu, nó không hề dễ dàng. Người bệnh cần phải chịu được sức nặng của cơ thể. Nhưng họ có thể kích hoạt chân của mình và bước đi. Càng tập luyện nhiều, họ có thể hình thành cơ bắp.”

Nhóm nghiên cứu hiện có kế hoạch hợp tác với Onward Medical để thiết kế thiết bị trở nên thân thiện hơn với người dùng trong quá trình sử dụng hàng ngày, chẳng hạn như tích hợp chương trình vào điện thoại di động hoặc đồng hồ thông minh. Nhóm nghiên cứu cũng đang tìm cách mở rộng quy mô thử nghiệm lâm sàng lớn hơn ở Mỹ. Ước tính sẽ mất ba hoặc bốn năm nữa thì có thể bán công nghệ này trên thị trường.

XE LĂN ĐIỀU KHIỂN BẰNG SÓNG NÃO

Xe lăn là phương tiện không thể thiếu đối với nhiều người khuyết tật. Tuy nhiên, nhiều người không thể tự di chuyển được với loại xe này nếu như không có khả năng cử động tay. 

Và đó là trường hợp của anh Abelrahman Omran. Sinh ra với khiếm khuyết về kỹ năng vận động, tới 5 tuổi, anh đã không thể đi lại được. Nhưng sau 8 ca phẫu thuật và trải qua rất nhiều các buổi phục hồi chức năng, anh đã có thể đi được. Tuy nhiên, trong lòng anh vẫn luôn nghĩ tới những người khuyết tật, những người bị liệt hoàn toàn không thể cử động tay chân. Do đó, anh đã thiết kế chiếc xe lăn cho những người bị liệt nửa người điều khiển xe bằng sóng não.

Anh ABELRAHMAN OMRAN - Nhà nghiên cứu khoa học: "Có rất nhiều người không kiểm soát được tay hoặc chân của mình và do đó không thể điều khiển xe lăn bằng điều khiển từ xa hoặc cần điều khiển gắn vào nó. Chiếc ghế này sẽ giúp họ sử dụng xe lăn điện và di chuyển dễ dàng hơn mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ ai."

Bộ phận thu nhận sóng não được kết nối với phần ghế ngồi, do đó, người dùng chỉ việc hướng đầu về phía họ muốn và chiếc xe lăn có thể xoay tới 360 độ. 

Ông AHMED MOHAMED ABDELAZIZ - Tổ chức Công nghiệp hóa A- rập: “Chúng tôi đã kết thức giai đoạn thử nghiệm cuối cùng. Giờ là lúc bắt đầu sản xuất hàng loạt. Chúng tôi cũng sẽ đầu tư cho cả marketing. Hy vọng chiếc xe này có thể xuất khẩu ra các nước trên thế giới.”

Thông qua dự án xe lăn đặc biệt này, anh Abelrahman hy vọng có thể truyền cảm hứng tới những người khuyết tật và gia đình của họ.

CÔNG NGHỆ GHÉP TẾ BÀO GỐC - ĐỘT PHÁ TRONG ĐIỀU TRỊ HIV

Một bệnh nhân người Mỹ mắc bệnh bạch cầu tủy sống đã trở thành người phụ nữ đầu tiên, và là người thứ ba trên thế giới, được chữa khỏi nhiễm HIV sau khi được ghép tế bào gốc của một người có khả năng tự nhiên chống lại virus gây bệnh AIDS này. Đây cũng là ca bệnh đầu tiên sử dụng máu cuống rốn. Kể từ khi được áp dụng phương pháp máu cuống rốn để điều trị bệnh bạch cầu tủy sống - căn bệnh ung thư bắt nguồn từ các tế bào tạo máu trong tủy sống - bệnh của người này đã thuyên giảm và không còn virus trong 14 tháng mà không cần liệu pháp kháng virus được sử dụng để điều trị HIV. 

Bà SHARON LEWIN - Chủ tịch Hiệp hội AIDS Quốc tế: “Đây là báo cáo thứ ba về việc chữa khỏi HIV sau khi cấy ghép tủy xương, và điều này cũng là bằng chứng cho việc chúng ta có thể chữa khỏi HIV. Nhưng chúng ta vẫn cần thận trọng với loại can thiệp này, việc cấy ghép tủy xương không phù hợp với người nhiễm HIV. Người phụ nữ được ghép tủy vì bà ấy đồng thời mắc cả bệnh ung thư máu.”

Hai trường hợp trước đó đều là nam giới, gồm một người da trắng và một người Mỹ Latinh, được nhận các tế bào gốc của người trưởng thành - phương pháp thường dùng trong cấy ghép tủy sống.

Nghiên cứu trên cho thấy một yếu tố quan trọng để thành công là cấy ghép tế bào có khả năng chống HIV. Trước đây, các nhà khoa học cho rằng, một tác dụng phụ phổ biến của việc cấy ghép tế bào gốc, trong đó tế bào trong mô ghép của người cho tấn công tế bào của người nhận, đóng một vai trò trong việc có chữa được bệnh hay không.