Huyết áp cao là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra các bệnh tim mạch tại Mỹ, ảnh hưởng đến gần một nửa số người trưởng thành. Khoảng 1 trên 10 bệnh nhân trong số này mắc tăng huyết áp kháng thuốc - tình trạng rất khó điều trị.

Mới đây, trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Device, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Pennsylvania cho biết đã phát triển thiết bị có tên CaroFlex được chế tạo bằng công nghệ in 3D, kết hợp các linh kiện điện tử co giãn với lớp hydrogel dẫn điện có khả năng bám trực tiếp vào mô sống mà không cần khâu cố định. Trong các thử nghiệm ban đầu trên động vật, thiết bị giúp giảm huyết áp, đồng thời hạn chế đáng kể tình trạng kích ứng và tổn thương mô thường gặp ở các thiết bị cấy ghép truyền thống.

Theo nhóm nghiên cứu, CaroFlex được làm bằng vật liệu hydrogel dẫn điện có độ linh hoạt gần giống mô sinh học tự nhiên. Thiết bị này còn được phủ một lớp hydrogel kết dính đặc biệt, cho phép bám trực tiếp vào thành động mạch mà không phải sử dụng chỉ khâu phẫu thuật.

Ông Tao Zhou, trợ lý giáo sư khoa Khoa học Kỹ thuật và Cơ học và là tác giả phụ trách nghiên cứu cho hay các thiết bị cấy ghép truyền thống thường phải cố định bằng chỉ khâu và về lâu dài có thể gây tổn thương cho mô xung quanh.

Trong khi đó, CaroFlex hoạt động bằng cách tác động lên hệ thống phản xạ áp lực tự nhiên giúp cơ thể điều hòa huyết áp thông qua tín hiệu thần kinh. Thiết bị được đặt gần khu vực xoang cảnh nằm trên động mạch cảnh chứa nhiều đầu dây thần kinh cảm nhận áp suất máu. Các thụ thể tại đây liên tục gửi tín hiệu đến não để điều chỉnh nhịp tim và độ co giãn của mạch máu. Thông qua các xung điện tần số thấp, thiết bị CaroFlex kích thích những thụ thể này nhằm điều chỉnh phản ứng của cơ thể với tình trạng huyết áp tăng cao.

Theo ông Tao Zhou, nhiều bệnh nhân hiện nay dùng kết hợp từ 3 - 5 loại thuốc thì huyết áp cao vẫn không giảm. Đối với những trường hợp này, các liệu pháp điện tử sinh học như CaroFlex có thể trở thành giải pháp bổ sung tiềm năng cho nhóm bệnh nhân kháng thuốc.

Trước khi thử nghiệm trên động vật, nhóm nghiên cứu đã đánh giá độ bền cơ học và khả năng dẫn điện của thiết bị CaroFlex trong phòng thí nghiệm. Kết quả kiểm tra cho thấy cấu trúc hydrogel có thể kéo giãn gấp đôi kích thước ban đầu trước khi bị đứt, trong khi lớp vật liệu kết dính vẫn duy trì hiệu suất ổn định sau 6 tháng bảo quản.

Khi cấy CaroFlex vào chuột thí nghiệm, thiết bị này cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc hạ huyết áp. Trong 5 chế độ kích thích điện được thử nghiệm, có bốn chế độ giúp giảm huyết áp trung bình trên 15%. Sau 2 tuần cấy ghép, các mô xung quanh gần như không xuất hiện dấu hiệu viêm hay phản ứng miễn dịch đáng kể.

Hiện các nhà nghiên cứu tiếp tục tối ưu hóa CaroFlex trước khi tiến tới thử nghiệm thiết bị này trên động vật lớn hơn và nghiên cứu, thử nghiệm lâm sàng trên cơ thể người trong tương lai.