Các loại thuốc điều trị tiểu đường truyền thống như insulin, metformin và các chất chủ vận glucagon-like peptide 1 (GLP-1) đều kiểm soát bệnh bằng cách buộc cơ thể duy trì mức glucose ổn định.

Tuy nhiên, các phương pháp này dễ gây tác dụng phụ và phần lớn yêu cầu sử dụng liều lượng cố định thường xuyên, bất chấp lượng đường trong máu thay đổi theo tâm trạng, giấc ngủ và bữa ăn.

Các bơm insulin tự động có thể điều chỉnh liều lượng theo thời gian thực dựa trên đường huyết của bệnh nhân, nhưng vẫn là phương pháp đưa thuốc vào cơ thể, có thể tồn tại lâu trong máu.

Trong một nghiên cứu mới trên chuột, được công bố trên tạp chí Science, Martin Fussenegger, tác giả chính của nghiên cứu và là kỹ sư sinh học tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich cho biết, nhóm nghiên cứu đã loại bỏ hoàn toàn thuốc bằng cách phát triển một thiết bị cấy dưới da có khả năng tự loại bỏ glucose khỏi máu thông qua phản ứng hóa học, thay vì kích hoạt các cơ chế tự nhiên của cơ thể.

Thiết bị này có tên là ECHO, viết tắt của electrocatalytic closed-loop health optimization (tối ưu hóa sức khỏe khép kín bằng điện xúc tác), trông giống như một con chip hình chữ nhật phẳng nhỏ, kích thước tương đương một chiếc USB.

Bên trong là một tấm than chì dẫn điện, được gắn các cấu trúc phân nhánh từ các mảnh vàng nano, trên đó có các hạt bạch kim siêu nhỏ hoạt động như một chất xúc tác, giúp tăng tốc phản ứng hóa học mà không bị tiêu hao.

Thiết bị được vận hành và cấp nguồn không dây; khi có điện áp, bề mặt thiết bị sẽ oxy hóa glucose thành một chất chuyển hóa dễ xử lý gọi là gluconate.

Cơ thể chuột sử dụng khoảng 1/5 lượng gluconate này để tạo năng lượng, phần còn lại được đào thải qua thận.

Máu mang nhiều phân tử quan trọng tương tự glucose như fructose, galactose và lactose, nhưng thiết bị cấy ghép này chỉ nhắm mục tiêu vào glucose.

Fussenegger thừa nhận các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết lý do tại sao thiết bị lại đạt được độ đặc hiệu cao như vậy, dù có thể liên quan đến sự kết hợp đặc biệt giữa vàng và bạch kim.

Ở những con chuột béo phì mắc tiểu đường, thiết bị đã kiểm soát được lượng đường huyết trong vòng một giờ sau khi kích hoạt, và việc điều trị lặp lại giúp duy trì hiệu quả này trong 6 tuần.

Chuột cũng ghi nhận mức triglyceride (một loại chất béo liên quan đến nguy cơ bệnh tật) và cân nặng giảm xuống.

Nhóm nghiên cứu cũng thử nghiệm thiết bị khi kết nối với điện thoại thông minh thông qua một máy đo đường huyết liên tục, cho phép điện thoại nhận dữ liệu đường huyết và tự động bật/tắt thiết bị khi cần thiết.

Hệ thống khép kín này đã vận hành liên tục trong hai tuần mà không cần sự can thiệp của con người.

Nhiều thiết bị cấy ghép tập trung vào glucose hiện nay dựa vào các viên nang chứa tế bào biến đổi gen tiết ra protein điều trị, nhưng các tế bào này thường không tồn tại lâu do bị mô sẹo bao bọc.

Tuy nhiên, với ECHO, mô chuột không ghi nhận dấu hiệu viêm quanh thiết bị, không có sẹo và không phát hiện kim loại rò rỉ.

Các thiết bị được lấy ra sau 6 tuần vẫn hoạt động tốt, thậm chí một số còn duy trì hiệu quả sau 3 tháng dưới da.

Các bước tiếp theo là xác định khả năng tương thích lâu dài với mô, duy trì hoạt tính xúc tác và loại bỏ glucose an toàn, hiệu quả ở quy mô phù hợp với điều trị cho người.