07/02/2023
Từ lâu, tuyến tụy nhân tạo đã trở thành giấc mơ của các nhà nghiên cứu cũng như những bệnh nhân tiểu đường. Mặc dù vẫn chỉ là một ý tưởng nhưng các tiến bộ công nghệ gần đây đã dần biến giấc mơ này thành hiện thực. Vậy tuyến tụy nhân tạo là gì, hoạt động ra sao và tương lai có thể ứng dụng tuyến tụy nhân tạo vào việc điều trị bệnh tiểu đường trong thực tế lâm sàng hay không? Hãy cùng chúng tôi tìm ra đáp án trong bài viết ngay dưới đây.
1. Tầm quan trọng của tuyến tụy
1.1. Chức năng sinh lý của tuyến tụy
Để biết được tại sao tuyến tụy nhân tạo lại được đánh giá cao trong các phương pháp điều trị tiểu đường, trước hết hãy cùng chúng tôi tìm hiểu vai trò của tuyến tụy đối với cơ thể nhé.
Tuyến tụy là nơi sản xuất một loại hormon vô cùng quan trọng với quá trình kiểm soát đường huyết là Insulin. Sau khi ăn, đường máu tăng cao do hấp thu từ thức ăn nạp vào cơ thể. Lúc này, tuyến tụy sẽ giải phóng Insulin vào máu của bạn. Insulin sẽ vận chuyển đường từ máu vào các tế bào để biến đổi thành năng lượng phục vụ ngay cho hoạt động của các tế bào này. Bên cạnh đó, Insulin cũng vận chuyển đường còn dư thừa từ máu vào gan, cơ bắp cùng các tế bào chất béo để dự trữ nó cho tới khi bạn cần.
1.2. Tuyến tụy hoạt động bất thường gây hậu quả gì?
Nếu hoạt động của tuyến tụy bị rối loạn, lượng Insulin tiết ra không đủ hoặc thậm chí là không được tiết ra sẽ khiến đường bị tích tụ trong máu và dẫn đến tăng đường huyết. Nếu không phát hiện và điều trị kịp thời, lượng đường trong máu tăng lên quá cao có thể gây nhiều biến chứng nguy hiểm, điển hình là tình trạng hôn mê do nhiễm ceton acid tiểu đường, đe dọa trực tiếp tính mạng người bệnh. Bên cạnh những biến chứng cấp tính, về lâu dài, tình trạng tăng đường huyết còn gây ra nhiều biến chứng mạn tính bao gồm các bệnh lý tim mạch, tổn thương thận, mắt hay tổn thương thần kinh.
Ngược lại, khi tuyến tụy hoạt động quá mức, lượng Insulin được tiết ra nhiều sẽ khiến lượng đường trong máu bị hạ xuống quá thấp và gây tình trạng tụt đường huyết với các biểu hiện như cảm thấy run rẩy, thay đổi tri giác hoặc gặp các vấn đề về thị giác. Nặng hơn, bạn có thể ngất xỉu, co giật, thậm chí là hôn mê.
Nói tóm lại, vai trò quan trọng nhất của tuyến tụy là giải phóng Insulin vào đúng thời điểm và phải đúng liều lượng thì đường huyết mới luôn được duy trì ổn định, từ đó ngăn chặn những biến chứng như trên xảy ra.
2. Tại sao tuyến tụy nhân tạo được quan tâm như vậy?
Tuyến tụy ở những người mắc bệnh đái tháo đường, đặc biệt là đái tháo đường tuýp 1 không thể sản xuất ra hormon Insulin. Bởi vậy mà ở những đối tượng này, đường sẽ không thể tách ra khỏi máu, từ đó dẫn tới tình trạng tăng đường huyết một cách bất thường.
Đây chính là lý do mà người mắc đái tháo đường tuýp 1 cần phải tiêm Insulin trong suốt quá trình điều trị. Người bệnh cũng cần phải được theo dõi đường huyết thường xuyên và dựa vào kết quả đường huyết để tính toán sử dụng liều Insulin và thời điểm tiêm Insulin phù hợp.
Việc tiêm 2 - 4 mũi Insulin mỗi ngày khiến nhiều người bệnh cảm thấy đau đớn và phiền toái. Không chỉ vậy, sau một thời gian sử dụng, ở vị trí tiêm có thể xuất hiện tình trạng tích tụ mỡ dưới da do phản ứng tăng sinh mô mỡ gây ra. Tình trạng này sẽ khiến quá trình sử dụng Insulin của cơ thể trở nên khó khăn hơn và làm giảm tác dụng của Insulin.
Nhiều bệnh nhân đái tháo đường tuýp 1 lựa chọn sử dụng loại máy bơm Insulin thay vì phải tiêm chích nhiều lần trong ngày. Máy bơm sẽ cung cấp hormon Insulin suốt cả ngày và đưa hormon này vào cơ thể thông qua một ống thông đặt dưới da bụng. Người bệnh cũng có thể sử dụng nút bấm để điều chỉnh tăng lượng Insulin bơm vào cơ thể sau khi ăn.
Mặc dù không gây đau đớn như phương pháp tiêm Insulin đơn thuần nhưng máy bơm Insulin cũng đem lại nhiều bất tiện cho người sử dụng. Người bệnh cần phải tắt loại máy bơm này khi tắm và có thể gặp phải nhiều rủi ro không mong muốn khác. Hơn nữa, cả việc tiêm và sử dụng máy bơm Insulin đều khiến cho người bệnh luôn trong tâm thế căng thẳng và dễ cảm thấy mệt mỏi.
Chính vì những lý do kể trên mà giới chuyên môn ngày càng quan tâm và mong muốn phát triển thành công tuyến tụy nhân tạo. Đây được hy vọng là một thay thế tuyệt vời và sẽ giúp người bệnh kiểm soát đường huyết một cách an toàn, hiệu quả và lại thuận tiện hơn. Ngoài ra, các chuyên gia cũng mong muốn giảm cảm giác căng thẳng mỗi khi điều trị bằng Insulin cho người bệnh tiểu đường, từ đó góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người bệnh.
3. Tuyến tụy nhân tạo hoạt động ra sao?
Tuyến tụy nhân tạo không giống với tuyến tụy tự nhiên. Nó không phải một cơ quan nội tạng bên trong cơ thể. Thay vào đó, tuyến tụy nhân tạo là một cơ quan nằm ngoài cơ thể và chịu trách nhiệm giám sát đường huyết một cách liên tục kèm theo một máy bơm Insulin.
Tuyến tụy nhân tạo bao gồm 3 bộ phận hoạt động chính. Bộ phận đầu tiên là hệ thống giám sát đường huyết liên tục (gọi tắt là hệ thống CGM) giúp kiểm tra lượng đường trong máu thông qua một cảm biến đặt dưới da. Sau đó, hệ thống CGM sẽ gửi kết quả đo được tới màn hình không dây. Như vậy, người sử dụng tuyến tụy nhân tạo có thể kiểm tra nồng độ đường máu của mình cao hay thấp thông qua màn hình một cách vô cùng đơn giản và tiện lợi.
Người bệnh cũng có thể cài đặt để máy phát ra tín hiệu báo đồng khi lượng đường máu vượt quá ngưỡng an toàn đồng thời cài đặt cho máy ghi lại dữ liệu về những biến đổi của đường huyết.
Thành phần thứ 2 chính là máy bơm Insulin. Bộ phận này được đeo trên cơ thể và sẽ bơm Insulin vào cơ thể liên tục suốt cả ngày.
Bộ phận cuối cùng cũng chính là bộ phận quan trọng nhất trong tuyến tụy nhân tạo. Bộ phận này chịu trách nhiệm giúp cho hệ thống CGM và máy bơm Insulin có thể giao tiếp với nhau. Nguyên lý hoạt động của bộ phận này có vẻ đơn giản nhưng thực chất đây là nơi đòi hỏi nhiều công nghệ phức tạp nhất.
Trong tuyến tụy nhân tạo, bộ phận theo dõi đường huyết sẽ gửi thông tin tới bộ điều khiển ở bên ngoài gắn với các thuật toán. Thông qua việc sử dụng những thuật toán phức tạp, thiết bị này sẽ tính toán để cho ra liều lượng Insulin cần thiết mà máy bơm cần cung cấp cho cơ thể. Việc phối hợp nhịp nhàng, chính xác giữa các bộ phận trong thiết bị sẽ giúp công việc điều tiết Insulin được thực hiện một cách hoàn hảo, tương tự như tuyến tụy khỏe mạnh. Vì vậy mà hệ thống này càng hoàn chỉnh thì những nhầm lẫn về thời điểm tiêm thuốc, liều lượng thuốc cần tiêm sẽ được hạn chế, từ đó giúp người bệnh kiểm soát đường huyết hiệu quả nhất và hạn chế tối đa các tác dụng phụ không mong muốn.
4. Một số thành quả nghiên cứu về tuyến tụy nhân tạo hiện nay
Hiện nay, các thử nghiệm lâm sàng đối với tuyến tụy nhân tạo vẫn đang được tiến hành trên khắp thế giới. Tuy nhiên, chưa có hệ thống nào mang đến hiệu quả thực sự. Do đó mà Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ cũng chưa phê duyệt bất kỳ thiết bị nào để được lưu hành tại Hoa Kỳ.
Tuy nhiên, không thể phủ nhận việc nghiên cứu tuyến tụy nhân tạo trong những năm qua đã đạt được một số thành tựu mới. Điển hình là nghiên cứu của Đại học Y khoa và Nha khoa Tokyo được công bố trên tạp chí “Advanced Functional Materials”. Trong đó, các chuyên gia Nhật Bản đã nghiên cứu và phát triển thành công một thiết bị tuyến tụy nhân tạo đầu tiên trên thế giới đảm bảo 3 tiêu chí là “không có hạt nano”, “không có protein” và “không điều khiển điện tử”. Nó được gọi là tuyến tụy nhân tạo microneedle - loại thiết bị chỉ cần dán.
Tuyến tụy nhân tạo mới này được tạo ra nhờ sự kết hợp của một loại “gel thông minh” và sợi tơ Fiboroin tái sinh. Fibroin là một trong các vật liệu sinh học được sử dụng phổ biến nhất trong y học. Nó có tính chất cơ học và độ tương thích sinh học cao đồng thời có khả năng phân hủy sinh học và biến đổi hóa học rất tuyệt vời. Tuyến tụy nhân tạo loại microneedle có ưu điểm là dễ dàng gắn lên da và từ đó phát huy chức năng của tuyến tụy, rất đơn giản nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả.
Trước nghiên cứu này, chỉ có trường Đại học Bắc Carolina phát triển thành công tuyến tụy nhân tạo. Tuy nhiên, hiệu quả của thiết bị này chỉ kéo dài trong vòng vài giờ. Công nghệ được phát triển trong nghiên cứu của các chuyên gia Nhật Bản được hứa hẹn sẽ mang đến hiệu quả bền vững, kéo dài hàng tuần.
Nhóm nghiên cứu đang cố gắng phát triển loại tuyến tụy nhân tạo chỉ cần dán, đảm bảo không gây đau, giá thành rẻ, có thể sử dụng một lần mà không phải phụ thuộc vào máy móc. Thiết bị mới này sẽ nâng cao hiệu quả kiểm soát đường huyết, ngăn chặn các tình trạng đường huyết bị biến động, lên xuống bất thường gây nguy hiểm cho người bệnh tiểu đường trong quá trình điều trị.
5. Tuyến tụy nhân tạo hứa hẹn tương lai ra sao?
Ngay cả khi được nghiên cứu thành công, tuyến tụy nhân tạo vẫn không phải là thiết bị thay thế hoàn toàn các phương pháp điều trị đái tháo đường hiện nay. Người bệnh vẫn cần tự theo dõi đường huyết thường xuyên, thay đổi chế độ ăn uống lành mạnh, tập luyện thể dục thể thao một cách hợp lý thì mới có thể kiểm soát đường huyết một cách tốt nhất.
Tuy nhiên, hệ thống này sẽ giúp hạn chế đáng kể nguy cơ tăng hay hạ đường huyết do sử dụng thuốc sai liều lượng, sai thời điểm. Đây cũng hứa hẹn là thiết bị làm thay đổi cách mọi người điều trị tiểu đường. Nó không chỉ giúp người bệnh tiểu đường kiểm soát tốt tình trạng bệnh mà còn góp phần cải thiện và nâng cao chất lượng cuộc sống của họ.
Dù còn cần phải nghiên cứu thêm nhưng tuyến tụy nhân tạo đang có nhiều ưu điểm, vừa giúp kiểm soát bệnh tiểu đường hiệu quả lại vừa nâng cao chất lượng sống của người bệnh. Nó sẽ trở thành hy vọng mới cho người bệnh tiểu đường trong tương lai.
