Hi vọng cho vợ chồng hiếm muộn: Tinh trùng được biến thành robot siêu nhỏ để đưa thuốc vào cơ thể

Robot tinh trùng siêu nhỏ được theo dõi bằng tia X đánh dấu tương lai của khả năng sinh sản, cho phép cung cấp thuốc chính xác và nghiên cứu IVF.

Tinh trùng người nhỏ bé và linh hoạt đang được nâng cấp công nghệ cao. Đây là tin vui cho những cặp đôi hiếm muộn. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm TechMed thuộc Đại học Twente đã biến đổi tinh trùng nhanh nhẹn, bơi nhanh thành những robot siêu nhỏ, được điều khiển bằng từ tính, có thể được theo dõi và điều khiển bên trong một mô hình giải phẫu kích thước thật.

Tinh trùng là những vận động viên bơi lội đáng kinh ngạc của tự nhiên. Vai trò chính của chúng là định hướng trong môi trường phức tạp của đường sinh sản nữ để tiếp cận và thụ tinh cho trứng.  Mỗi tinh trùng được thiết kế thon gọn để tăng tốc, với một cái đuôi đẩy nó về phía trước và một cái đầu mang vật liệu di truyền.

Kích thước nhỏ và tính linh hoạt tự nhiên cho phép chúng di chuyển trong môi trường sinh học đầy thách thức -  một đặc điểm mà các nhà nghiên cứu hiện đang tận dụng cho các ứng dụng y tế.

Tinh trùng trở thành robot tí hon

Ngoài khả năng sinh sản, khả năng di chuyển và thích nghi vốn có của tế bào tinh trùng khiến chúng trở thành ứng cử viên đầy hứa hẹn cho ngành vi robot, cho phép các nhà khoa học khám phá những phương pháp mới để đưa thuốc và thực hiện chẩn đoán ở những vùng khó tiếp cận trên cơ thể.

Một thách thức lớn trong việc sử dụng tinh trùng cho ứng dụng y tế là tính vô hình của chúng dưới các kỹ thuật hình ảnh thông thường. Chụp X-quang truyền thống gặp khó khăn trong việc phát hiện tinh trùng do kích thước nhỏ, mật độ thấp và gần như trong suốt với bức xạ.

Hạn chế này, cho đến nay, đã ngăn cản các nhà khoa học quan sát hoặc kiểm soát tinh trùng bên trong cơ thể người một cách chính xác.

Để khắc phục điều đó, nhóm nghiên cứu của Đại học Twente đã hợp tác với các nhà nghiên cứu và chuyên gia y tế từ Trung tâm Y tế Đại học Radboud và Đại học Waterloo (Canada).

Nhà nghiên cứu Islam Khalil của Đại học Texas, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Cho đến nay, việc hình dung tinh trùng bên trong cơ thể gần như là bất khả thi".

Họ đã phủ các tế bào tinh trùng thật bằng hạt nano từ tính, giúp chúng có thể nhìn thấy dưới tia X-quang và phản ứng với từ trường bên ngoài.

Tự nhiên kết hợp với robot y tế

Phương pháp tiếp cận sáng tạo này cho phép theo dõi các microrobot theo thời gian thực và điều khiển chính xác trong một mô hình giải phẫu kích thước thật, đánh dấu một bước đột phá trong lĩnh vực microrobot y tế.

Ứng dụng tiềm năng của công nghệ này rất đa dạng. Bằng cách đưa thuốc trực tiếp vào thân tế bào tinh trùng, các nhà nghiên cứu hình dung ra khả năng đưa thuốc chính xác đến từng vị trí mục tiêu như tử cung hoặc ống dẫn trứng.

Điều này có thể cách mạng hóa việc điều trị các bệnh lý như ung thư tử cung, lạc nội mạc tử cung hoặc u xơ tử cung mà tất cả đều hiện chưa có các phương pháp đưa thuốc chính xác hay ít xâm lấn.

Ngoài liệu pháp điều trị, việc theo dõi chuyển động của tinh trùng theo thời gian thực có thể làm sáng tỏ các quá trình sinh học của quá trình thụ tinh, cải thiện hiểu biết về vô sinh không rõ nguyên nhân và thậm chí cải tiến kỹ thuật hỗ trợ sinh sản như thụ tinh trong ống nghiệm (IVF).

An toàn cũng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng các cụm hạt nano tinh trùng vẫn tương thích sinh học, không gây độc tính đáng kể cho tế bào tử cung người ngay cả sau 72 giờ tiếp xúc. Điều này cho thấy ứng dụng in-vivo trong tương lai có thể khả thi.

Nhóm nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên tạp chí npj Robotics.