Trị liệu chính xác với thiết bị điện tử sinh học hữu cơ

Khi các nhà nghiên cứu đạt được những tiến bộ lớn trong chăm sóc y tế, họ cũng phát hiện ra rằng hiệu quả của phương pháp điều trị có thể được nâng cao bằng phương pháp cá nhân hóa. Do đó, bác sĩ lâm sàng ngày càng cần những phương pháp có thể liên tục theo dõi mọi tín hiệu sinh lý và sau đó cá nhân hóa việc cung cấp phương pháp trị liệu đáp ứng.

Loại thiết bị điện tử sinh học cấy ghép đang đóng một vai trò quan trọng trong những phương pháp điều trị này, nhưng có một số thách thức đã cản trở việc áp dụng rộng rãi của chúng. Loại thiết bị này yêu cầu có bộ phận chuyên dụng để thu tín hiệu, xử lý, truyền dữ liệu và cấp nguồn. Cho đến nay, để đạt được những khả năng này trong một thiết bị cấy ghép đòi hỏi phải sử dụng nhiều thành phần cứng và không tương thích sinh học có thể dẫn đến phá vỡ mô và gây khó chịu cho bệnh nhân. Lý tưởng nhất là loại thiết bị này cần tương thích sinh học, linh hoạt và ổn định lâu dài trong cơ thể. Chúng cũng phải đủ nhanh và nhạy cho phép ghi lại mọi tín hiệu sinh học nhanh, biên độ thấp, trong khi vẫn có thể truyền dữ liệu để phân tích bên ngoài.

Trị liệu chính xác với thiết bị điện tử sinh học hữu cơ -0
Một mảng vIGT bao gồm nửa triệu bóng bán dẫn phù hợp bề mặt cong phức tạp của ngón tay của Alma Mater mang tính biểu tượng của Đại học Columbia.

Do đó, một nhóm nhà nghiên cứu của Columbia Engineering công bố họ đã phát triển thiết bị điện tử sinh học hoàn toàn hữu cơ, phù hợp, độc lập đầu tiên không chỉ có thể thu và truyền tín hiệu não sinh lý thần kinh mà còn có thể cung cấp năng lượng cho hoạt động của thiết bị. Thiết bị này, nhỏ hơn khoảng 100 lần so với sợi tóc người, dựa trên kiến ​​trúc bóng bán dẫn hữu cơ kết hợp một kênh thẳng đứng và một ống dẫn nước thu nhỏ thể hiện tính ổn định lâu dài, hiệu suất điện cao và hoạt động ở điện áp thấp giúp ngăn ngừa tổn thương mô sinh học. Nhóm nhà nghiên cứu và bác sĩ lâm sàng đều biết rằng cần có các bóng bán dẫn đồng thời đáp ứng tất cả những tính năng sau: điện áp hoạt động thấp, tính tương thích sinh học, tính ổn định hiệu suất, tính phù hợp để hoạt động trong cơ thể sống và hiệu suất điện cao - bao gồm đáp ứng thời gian nhanh, độ dẫn điện cao và hoạt động không nhiễu xuyên âm.

Loại bóng bán dẫn dựa trên silicon là công nghệ lâu đời nhất, nhưng chúng không phải là giải pháp hoàn hảo vì chúng cứng nhắc và không thể thiết lập giao diện ion rất hiệu quả với cơ thể. Nhóm đã giải quyết những vấn đề này bằng cách giới thiệu một kiến ​​trúc IGT phụ (bóng bán dẫn điện hóa hữu cơ cổng ion bên trong) có thể mở rộng, độc lập, có tên gọi là vIGT. Họ kết hợp cách sắp xếp kênh dọc giúp tăng tốc độ nội tại của kiến ​​trúc IGT bằng cách tối ưu hóa hình dạng kênh và cho phép sắp xếp mật độ cao các bóng bán dẫn cạnh nhau - 155.000 bóng bán dẫn trên mỗi centimet vuông.

vIgT là gì?

vIGT bao gồm vật liệu tương thích sinh học, có sẵn trên thị trường, không yêu cầu đóng gói trong môi trường sinh học và không bị suy giảm khi tiếp xúc với nước hoặc ion. Vật liệu composite có thể được tái sản xuất với số lượng lớn và có thể xử lý bằng giải pháp, giúp nó dễ tiếp cận hơn với nhiều quy trình chế tạo. Chúng linh hoạt và tương thích với việc tích hợp vào nhiều loại chất nền nhựa phù hợp khác nhau và có độ ổn định lâu dài, nhiễu xuyên âm giữa các bóng bán dẫn thấp và khả năng tích hợp mật độ cao, cho phép chế tạo mạch tích hợp hiệu quả.

Trưởng nhóm nghiên cứu và phó giáo sư kỹ thuật điện Dion Khodagholy giải thích: “Thiết bị điện tử hữu cơ không được biết đến với hiệu suất và độ tin cậy cao. Nhưng với kiến ​​trúc vGIT mới, chúng tôi có thể kết hợp một kênh dọc có nguồn cung cấp ion riêng. Khả năng tự cung cấp ion này khiến bóng bán dẫn trở nên đặc biệt nhanh - trên thực tế, chúng hiện là bóng bán dẫn điện hóa nhanh nhất”. Để đẩy nhanh tốc độ hoạt động hơn nữa, nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật chế tạo nano tiên tiến để thu nhỏ và làm dày đặc các bóng bán dẫn này ở quy mô dưới vi mét. Quá trình chế tạo diễn ra trong phòng sạch của Columbia Nano Initiative.

Hợp tác với bác sĩ lâm sàng

Để phát triển kiến ​​trúc, trước tiên nhóm nhà nghiên cứu cần hiểu những thách thức liên quan đến chẩn đoán và điều trị bệnh nhân mắc chứng rối loạn thần kinh như động kinh, cũng như các phương pháp hiện đang được sử dụng. Họ đã làm việc với các đồng nghiệp tại Khoa Thần kinh học tại Trung tâm Y tế Irving thuộc Đại học Columbia, đặc biệt là với Jennifer Gelinas, trợ lý giáo sư thần kinh học, kỹ thuật điện và y sinh đồng thời là giám đốc Phòng thí nghiệm Động kinh và Nhận thức. Sự kết hợp của tốc độ cao, linh hoạt và hoạt động ở điện áp thấp cho phép bóng bán dẫn không chỉ được sử dụng để ghi tín hiệu thần kinh mà còn để truyền dữ liệu cũng như cấp nguồn cho thiết bị, dẫn đến một bộ cấy hoàn toàn phù hợp. Nhóm nhà nghiên cứu sử dụng tính năng này để chứng minh mô cấy hoàn toàn mềm và có thể xác nhận có khả năng ghi cũng như truyền hoạt động thần kinh có độ phân giải cao từ cả bên ngoài, trên bề mặt não cũng như bên trong, sâu bên trong não.

Gelinas bình luận: “Công việc này sẽ có khả năng mở ra nhiều cơ hội chuyển đổi và giúp cho thiết bị cấy ghép y tế có thể tiếp cận được với một lượng lớn bệnh nhân, những người theo truyền thống không đủ tiêu chuẩn cho thiết bị cấy ghép do sự phức tạp và rủi ro cao của những quy trình như vậy”. Claudia Cea, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết thêm: “Thật tuyệt vời khi nghĩ rằng nghiên cứu và thiết bị của chúng tôi giúp bác sĩ chẩn đoán tốt hơn và tác động tích cực đến chất lượng cuộc sống của bệnh nhân”.

Tiếp theo, nhóm nhà nghiên cứu có kế hoạch hợp tác với các bác sĩ giải phẫu thần kinh tại CUIMC để xác nhận khả năng của bộ cấy ghép dựa trên vIGT trong phòng mổ. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ phát triển được loại thiết bị cấy ghép mềm và an toàn, cho phép phát hiện và xác định các loại sóng não bệnh lý khác nhau do rối loạn thần kinh gây ra.

Duy Minh (Tổng hợp)

Các tin khác

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Bắc Ninh đã khởi tố vụ án, khởi tố bị can đối với 5 đối tượng vì có hành vi lừa dối khách hàng. Các đối tượng trên là chủ cơ sở, “bác sĩ”, “khách hàng” của Spa Sigma và Spa “Royal Luxury” ở tỉnh Bắc Ninh với những thủ đoạn lừa dối khách hàng hết sức bài bản, tinh vi.

Thiếu tướng Trịnh Xuân Thu luôn hướng về quê hương bằng những việc làm ý nghĩa để tri ân Mẹ Việt Nam anh hùng và các anh hùng, liệt sĩ.

Công an tỉnh Thanh Hóa phát huy truyền thống anh hùng

Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước, Thanh Hóa là một trong những địa bàn trọng điểm bị không quân, hải quân Mỹ đánh phá ác liệt. Hàm Rồng, Nam Ngạn, Phà Ghép, Đò Lèn, Đồi Nhơm... trở thành những “tọa độ lửa” trên tuyến chi viện chiến lược. Mỗi cây cầu, bến phà, cung đường nơi đây đều ghi dấu những trận đánh khốc liệt và sự hy sinh của quân, dân Thanh Hóa để giữ vững mạch giao thông ra tiền tuyến.

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

Bỏ học từ lớp 4, lang thang ở ga Nam Định rồi trượt dài từ trộm cắp, cướp tài sản đến ma túy, Nguyễn Văn Thùy dành hơn 20 năm cuộc đời để... đi tù. Khi trở về, những tưởng đã "rẽ lối" thành công sang lĩnh vực truyền thông với hình ảnh “Tế Điên” trên mạng xã hội, kể chuyện tù tội và khuyên giới trẻ hoàn lương, nhưng, như một diễn viên quen "ăn đèn" sân khấu, “Tế Điên" một lần nữa vướng vòng lao lý cũng chính bởi những phát ngôn thiếu kiểm soát của mình.

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Mỹ đã tham gia công ước cấm vũ khí sinh học, nhưng Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) lại bí mật phát triển một loại vũ khí ám sát bí mật: "khẩu súng gây đau tim". Sự thật khí tài này vừa được tạp chí trực tuyến Cơ khí phổ thông (PMC) Mỹ lật lại trong số ra trung tuần tháng 8/2026.

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

Một số công nghệ đột phá vẫn mang lại cảm giác như thể chúng được hiện thực hóa từ truyện hư cấu, ngay cả khi chúng đã xuất hiện được một thời gian. Đó là bởi vì chúng ta học cách áp dụng chúng vào cuộc sống hàng ngày thông qua các ứng dụng và thiết bị mà chúng hỗ trợ, nhưng chúng ta lại không bao giờ dành thời gian để tìm hiểu điều gì làm cho những công nghệ này hoạt động.

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

Bên dưới bề nổi của cuộc thương chiến vi chip bán dẫn đang nổi bật trên các trang báo quốc tế là một cuộc chiến ngầm khốc liệt hơn gấp bội: Cuộc đua áp đặt thể chế, giành quyền định đoạt trật tự số toàn cầu. Xem ra, quyền lực đích thực của kỷ nguyên mới không nằm ở chỗ ai làm ra con chip nhanh nhất, mà thuộc về kẻ quyết định AI được phép vận hành theo những quy tắc nào.

Chiều 6/8, việc công an xuất hiện tại nhà Bùi Xuân Huấn đã thu hút nhiều người quay phim, phát trực tiếp qua mạng xã hội

Một thập niên nổi tiếng nhờ thị phi

Không có chuyên môn, nghề nghiệp nổi bật làm bệ phóng, Bùi Xuân Huấn, tức Huấn “Hoa Hồng” vẫn xây dựng được sức ảnh hưởng lớn trên mạng xã hội bằng những màn khoe tiền, phát ngôn gây sốc và các bài giảng về “đạo lý”. Từ một hiện tượng mạng mang màu sắc “giang hồ”, Huấn từng bước thương mại hóa sự nổi tiếng, tham gia kinh doanh, bán hàng trực tuyến và làm từ thiện. Tuy nhiên, hành trình ấy cũng liên tục đi kèm tranh cãi, những lần bị xử phạt và gần đây nhất là việc cơ quan điều tra có mặt tại nơi ở của người này.

Thư cảm ơn của tỉnh ủy lai châu tới công ty TNHH KF FAN của ông Trần Đình Tiệp sau khi ông gửi 1,1 tỉ đồng ủng hộ đồng bào khó khăn

Khánh Sky và kết cục được báo trước

Từ một vụ tranh cãi về hoạt động từ thiện, câu chuyện nhanh chóng leo thang thành những màn livestream chửi bới, kéo đến tận nơi đối chất, rồi kết thúc bằng việc cơ quan công an vào cuộc. Đằng sau vụ việc Khánh Sky là một hiện tượng đáng báo động hơn: Nhiều gã “giang hồ mạng” hiện nay đang kiếm cơm bằng những drama gây tranh cãi và vướng vào pháp luật như là kết cục đương nhiên.

Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến cùng đồng nghiệp nghiên cứu kịch bản trước khi quay phim

Người kể chuyện pháp luật bằng những thước phim triệu view

Đoạn clip ghi lại hình ảnh một trung tá CSGT phụ vợ bán nước mía sau giờ làm việc bất ngờ thu hút hàng triệu lượt xem, giúp nhiều người biết đến Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến, cán bộ Phòng CSGT Công an TP Hà Nội. Phía sau khoảnh khắc đời thường ấy là một hành trình hơn 20 năm bền bỉ đứng giữa những ngã tư Thủ đô, chứng kiến biết bao mất mát vì tai nạn giao thông, thế nên, cách mà anh Tiến tuyên truyền pháp luật bằng những clip sống động khiến người dân, đặc biệt là các bạn trẻ vô cùng thích thú. Mọi người gọi anh là "Trung tá triệu view".

Những phát minh đi trước thời đại

Những phát minh đi trước thời đại

Giám sát động đất, động cơ hơi nước, phẫu thuật và vật liệu tiên tiến... Một hành trình khám phá những phát minh cổ đại đi trước thời đại.

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Cuộc xung đột tại Ukraine kéo dài đã đẩy các quốc gia thành viên châu Âu của NATO vào một cuộc chạy đua vũ trang quy mô lớn chưa từng có kể từ sau Chiến tranh Lạnh. Trong bối cảnh các tập đoàn công nghiệp quốc phòng nội địa phương Tây bị quá tải và Mỹ có dấu hiệu muốn giảm bớt vai trò đầu tàu dẫn dắt phòng thủ cựu lục địa, một hiện tượng địa chính trị kỳ lạ đã xuất hiện: dòng vũ khí từ cường quốc công nghiệp Đông Bắc Á - Hàn Quốc - đang ồ ạt đổ bộ về phía Tây.

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

AI và mặt trận an ninh phi truyền thống

Nếu động cơ hơi nước thúc đẩy cách mạng công nghiệp, Internet mở ra kỷ nguyên kết nối toàn cầu thì trí tuệ nhân tạo (AI) đang định hình nền văn minh số của thế kỷ XXI. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích to lớn, công nghệ này cũng bị các tổ chức tội phạm, mạng lưới lừa đảo và các nhóm cực đoan lợi dụng để gia tăng quy mô, mức độ tinh vi của các cuộc tấn công mạng, gian lận tài chính hay thậm chí là khủng bố.

Cuộc chiến của niềm tin

Cuộc chiến của niềm tin

Có những thứ vũ khí không phát ra tiếng nổ. Nó không để lại hố bom, không làm rung cửa kính, cũng không hiện lên trên bản đồ quân sự. Nhưng, nó âm thầm đi vào điện thoại, bảng tin, nhóm chat, những cuộc tranh luận gia đình và cả lá phiếu của cử tri. Tin giả, trong hình hài mới của thời trí tuệ nhân tạo (AI), đang trở thành một thứ vũ khí như thế.

Phát động cao điểm thi đua 70 ngày đêm lập thành tích xuất sắc chào mừng kỉ niệm 70 năm Ngày truyền thống lực lượng Cảnh sát kinh tế

Những người gác cửa vùng kinh tế Đông bắc

Suốt hơn 45 năm xây dựng và trưởng thành, từ 14 cán bộ, chiến sĩ đầu tiên đến đơn vị Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân thời kỳ đổi mới, Phòng Cảnh sát điều tra tội phạm về tham nhũng, kinh tế, buôn lậu và môi trường Công an tỉnh Quảng Ninh đã lặng lẽ giữ vững trận tuyến bảo vệ nền kinh tế, đấu tranh với tham nhũng, buôn lậu, hàng giả và tội phạm kinh tế, góp phần giữ gìn kỷ cương pháp luật, môi trường đầu tư và sự bình yên của nhân dân đất mỏ.

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Kỳ I: Pháo đài “Mắt cáo” và “Tam giác vàng” hợp phì

Trong thế giới lượng tử, luật chơi của các điệp viên truyền thống hoàn toàn bị phá sản. Hãy tưởng tượng một bức thư mật được viết bằng các hạt ánh sáng. Chỉ cần một cái nhìn lén lút của mật thám, bức thư sẽ ngay lập tức tự hủy và phát tín hiệu báo động về trung tâm đầu não. Đó không phải là phép thuật, đó là Phân phối khóa lượng tử (QKD) - thứ đang giúp Bắc Kinh xây dựng một hệ thống thông tin liên lạc quốc phòng mà không một siêu máy tính nào của phương Tây có thể giải mã.

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Lần theo những “mắt xích tử thần”

Ma túy đá hay các chất ảo giác, muốn đưa vào cơ thể, người nghiện ngập luôn cần đến những “dụng cụ trung gian” - đó là những chiếc nỏ thủy tinh uốn lượn, những chiếc bình khò tinh vi. Lâu nay, dư luận thường chỉ chú ý đến các đường dây mua bán ma túy mà ít ai biết rằng, phía sau dòng chảy đen tối đó là một thị trường ngầm cung cấp “đồ chơi” cho việc sử dụng ma túy vô cùng béo bở. Những kẻ núp bóng sản xuất, cung cấp các vật dụng này đang trở thành nguồn tiếp tay cho làn sóng tội phạm ma túy biến tướng.

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

UAV Ukraine đã xuyên thủng phòng không của Moscow như thế nào?

Hàng trăm UAV Ukraine tấn công Moscow đã khiến hệ thống phòng không Nga rơi vào tình thế quá tải. Đằng sau đó là một hệ sinh thái UAV tấn công tầm xa đang được Kiev phát triển, với chi phí thấp hơn tên lửa hành trình nhưng đủ sức buộc Moscow phải phân tán, tiêu hao và liên tục điều chỉnh năng lực phòng thủ.

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Công nghệ “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện giấc mơ làm cha

Đi khám phát hiện không có tinh trùng (vô tinh) người đàn ông bật khóc ngay khi bước ra cửa phòng khám. Anh nghĩ rằng cuộc đời mình không thể có con được nữa. Thất vọng, hoang mang khiến anh sợ làm lỡ duyên của vợ. Trước đây, y học đã nghiên cứu và tìm ra phương pháp nuôi cấy tinh tử thành tinh trùng, mang lại hy vọng có con cho những người đàn ông vô tinh. Nhưng hiện nay, nhờ sự tiến bộ của y học, công nghệ đã “biến” những ông bố “vô tinh” thực hiện được giấc mơ làm cha bằng mổ vi phẫu tinh hoàn tìm tinh trùng.