Đồng hồ thông minh và các loại thiết bị mang trên người khác ngày càng trở nên tiến bộ hơn trong việc theo dõi các dấu hiệu sinh trắc học của con người. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu thay vì đeo trên người, người dùng có thể theo dõi các quá trình cơ thể của họ bằng cách tiêm một con chip không dây vào bên trong cơ thể? Và điều gì sẽ xảy ra nếu bạn biết được rằng con chip này gần như nhỏ không thể tưởng tượng, chỉ bằng kích thước của một hạt bụi và chỉ nhìn thấy được khi được kiểm tra dưới kính hiển vi?
Loại chip này là thứ mà các kỹ sư tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Đại học Columbia đã phát triển. Làm việc với công ty chế tạo chip hàng đầu thế giới, họ đã tạo ra một hệ thống chip đơn chạy bằng sóng siêu âm, hoạt động đầy đủ, siêu nhỏ đến mức một ngày nào đó nó có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua một mũi tiêm dưới da. Các kỹ sư tin rằng loại chip này có thể được sử dụng để theo dõi bên trong cơ thể người, mở ra thời đại công nghệ sức khỏe vượt xa chức năng hiện tại được cung cấp bởi một thiết bị như Apple Watch.
Kenneth Shepard, giáo sư kỹ thuật y sinh tại Columbia, nói với Digital Trends: “Điều thú vị nhất là kích thước của con chip. Nhưng không chỉ là kích thước, thực tế là con chip còn là toàn bộ hệ thống điện tử. Thông thường chip chỉ là một phần của các hệ thống lớn hơn bao gồm các thành phần khác để làm cho chúng hoạt động”.
Ví dụ, một chiếc điện thoại di động bao gồm rất nhiều chip, bo mạch, bao bì, ăng-ten và pin. Điều này cũng đúng với phần lớn các thiết bị điện tử được cấy ghép hiện nay, cho dù chúng là máy tạo nhịp tim hay máy kích thích tủy sống. Mặc dù các thiết bị này đủ nhỏ để vừa với cơ thể con người, nhưng chúng vẫn chiếm rất nhiều thể tích. Mặt khác, một thiết bị chip như hệ thống (CaS) sẽ nén một mạch tích hợp duy nhất với kích thước nhỏ đáng kinh ngạc. Nó không có dây và có thể được tích hợp với bất kỳ bộ chuyển đổi bổ sung nào được yêu cầu (trong nghiên cứu này là tinh thể áp điện).
Shepard nói rằng, theo ý kiến của ông, "Thiết bị CaS là tương lai của thiết bị cấy ghép cho tất cả các loại ứng dụng”.
Thế hệ tiếp theo của công nghệ theo dõi sức khỏe
Các con chip này được tạo ra với sự hỗ trợ của Công ty Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan (TSMC), một gã khổng lồ về chất bán dẫn chuyên sản xuất chip cho các bộ vi xử lý dòng A và dòng M của Apple, cùng với nhiều hãng khác.
Shepard cho biết: “Những con chip này được tạo ra bằng cách bắt đầu với quy trình đúc CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) tiêu chuẩn, quy trình được sử dụng cho các chip dùng cho máy tính, điện thoại di động, [và] ô tô. Chúng tôi sử dụng TSMC cho việc chế tạo, đây là xưởng đúc chất bán dẫn lớn nhất thế giới. Khi chúng tôi đưa các con chip trở lại [phòng thí nghiệm], chúng tôi phải làm hai việc: Chúng tôi phải tích hợp các đầu dò áp điện cần thiết để giao tiếp với sóng siêu âm và chúng tôi cần cắt và làm mỏng bản thân con chip xuống các kích thước rất nhỏ đòi hỏi ở đây”.
-
- Bảy con chip siêu nhỏ được nạp trong một ống tiêm 1 ml chứa đầy dung dịch PBS (Ảnh: Victoria Andino-Pavlovsky, Đại học Columbia)
Hiện tại, ông cho biết, các con chip này có thể được sử dụng để cảm nhận nhiệt độ. Công việc này ban đầu đang được thực hiện như một phần của nỗ lực lớn hơn nhằm tìm kiếm các cách theo dõi quá trình lành vết thương, mặc dù các ứng dụng tiềm năng còn vượt xa hơn thế. Shepard lưu ý rằng, “rất nhiều thứ khác có thể được cảm nhận ở đây và chúng tôi đang tích cực làm việc với những điều này. Một trong những điều hấp dẫn nhất là sự ghi nhận cụ thể của các dấu ấn sinh học”. Một số dấu ấn sinh học mà họ muốn thu thập bao gồm huyết áp, glucose và hô hấp, trong số những dấu hiệu khác.
Cuối cùng, những con chip tiêm như thế này có thể đóng một vai trò có giá trị trong việc chẩn đoán và giúp điều trị các bệnh cụ thể ở bệnh nhân. Khi chúng đã xâm nhập vào cơ thể, tham vọng của nhóm nghiên cứu là cho phép các chip truyền thông tin từ cơ thể bằng sóng siêu âm. Điều đó có nghĩa là một trong những con chip này có thể được tiêm vào một bộ phận cụ thể của bệnh nhân và sau đó sẽ có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực về những thay đổi.
Các con chip còn có thể nhỏ hơn nữa
Hiện tại, việc chế tạo những con chip siêu nhỏ vẫn là một công việc đang được tiến hành. Chúng vẫn chưa được đưa vào cơ thể con người, và hiện đang là chúng chỉ là bằng chứng về việc có thể tạo ra một con chip nhỏ đến mức nào. Như với bất kỳ bước đột phá y học nào, các con chip này sẽ cần phải trải qua nhiều thử nghiệm lâm sàng trước khi nó được đưa ra thị trường.
Đừng nghĩ rằng nhóm nghiên cứu đã đạt đến điểm cuối cùng của phổ kích thước về mức độ nhỏ mà chip của họ có thể đạt được. Shepard nói rằng còn rất nhiều việc phải làm.
Trả lời câu hỏi liệu những con chip trong tương lai có thể nhỏ hơn hay không, ông nói: “Đúng, chúng tôi có thể. Hãy chờ xem. Tôi chưa muốn nói quá nhiều về những thứ khác mà chúng tôi đang làm, nhưng nhỏ hơn - trên thực tế, nhỏ hơn nhiều - chắc chắn đang được nghiên cứu”.
Nhóm nghiên cứu đã xuất bản công trình của họ trên tạp chí Science Advances.
Văn Thiện
Theo Digital Trends
