Các nhà nghiên cứu vừa tạo ra được một máy chế thuốc có thể mang theo người đi bất cứ đâu

Các nhà nghiên cứu tại MIT vừa phát triển một hệ thống xách tay có thể sản xuất thuốc theo yêu cầu, hệ thống có thể tránh được sự phiền hà của một dây chuyền sản xuất thuốclớn cũng như giúp các bác sĩ có thể có được thuốc cho bệnh nhân tại những vùng hẻo lánh. Dự án này được Cơ quan Các dự án Phòng thủ Tiên tiến Hoa Kỳ - DARPA tài trợ.

Những thuốc sinh học là loại thuốc được sản xuất từ các thành tố sinh học chứ không mang nhiều yếu tố hóa học. Chúng có thể chứa protein, đường hoặc acid nucleic hoặc thậm chí có thể có cả tế báo sống trong thành phần thuốc. Điển hình nhất là các kháng sinh, thuốc kháng khuẩn và thuốc virus có lợi. Ví dụ sớm nhất về loại thuốc này là insulin sinh học, được tìm ra vào năm 1982 và được bán dưới cái tên Humulin, loại thuốc tạo nên bởi sự kết hợp của các ADN.

Hiện tại, việc sản xuất thuốc sinh học dựa phần lớn vào những nhà máy sản xuất lớn được hoạt động ngoại tuyến. Nhưng với nhu cầu thuốc của từng cá nhân ngày càng lớn cũng như nhu cầu cần thuốc cấp thiết của các khu vực xa xôi, sự cần thiết của một hệ thống sản xuất thuốc nhanh, gọn nhẹ có thể điều khiển được trực tuyến đang hiện ra rõ rệt.

Hệ thống sản xuất của nhóm MIT dựa trên hai thành tố chính. Đầu tiên là một là hệ thống được thiết kế để kích hoạt các protein chữa bễnh phản ứng với các thành phần hoa học đã được lập trình sẵn, và phần thứ hai là một hệ thống kênh dẫn vi lưu để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Kênh dẫn vi lưu (Microfluidic) là một lĩnh vực mới thú vị của khoa học và kỹ thuật cho phép phân tích kiểm soát trên quy mô rất nhỏ và thiết bị nhỏ gọn, tiết kiệm chi phí. Hệ thống vi lưu bao gồm hệ phức hợp như bơm, khoang chứa, khoang trộn, các van đóng mở.

Hệ thống này có thể được sử dụng cho một loạt ứng dụng như dẫn thuốc, in ấn và đặc biệt là ứng dụng trong lĩnh vực sinh học phân tử.

Sự kết hợp của hai hệ thống này là một thiết bị sinh hóa có thể sản xuất được một liều hormone đủ cho một người và interferon-a2b, một loại thuốc chống virus.

Toàn bộ hệ thống dựa trên sự đa dạng trong lập trình của một loại men có tên Pichia pastoris. Khi gặp tiết tố nữ β-estradiol, các tế bào được thiết kế để sản sinh ra một loại hormone trưởng thành, methanol sẽ giúp sản xuất interferon. Bởi các tế bào men kia có thể được sản sinh ra rất nhiều trên một chất nền carbon đơn giản (nhưng đắt đỏ), ta có thể sản xuất được những mẻ protein lớn.

Bên trong thiết bị sinh hóa, các tế báo men được giữ trong một chip dẫn vi lưu, sống trong một môi trường có một lượng rất nhỏ dung dịch, từ đó tạo ra những tín hiệu hóa học. Bao xung quanh là 3 bức ngăn bằng nhựa nhiệt dẻo polycarbonate và bức ngăn thứ tư là một màng có thể thấm khí qua được. Để giữ cho các tế báo phát triển được, hệ thống sẽ điều chỉnh mức oxy, carbon dioxide, nhiệt độ và độ pH ở mức hoàn hảo trong buồng nuôi tế bào này.

Mỗi khi sản xuất một loại thuốc mới, lượng chất lỏng bao quanh tế bào men sẽ được đẩy ra và lọc kĩ để không tế bào nào chảy đi mất. Một loại chất lỏng mới chứa những tín hiệu mới được đưa vào để các tế bào men sản xuất protein mới. Quá trình xả và giữ tế bào men này đã là thử thách cực kì khó khăn với những thiết bị sinh hóa trước đây.

Trong những nghiên cứu tương lai, các nhà khoa học sẽ tập trung vào việc tạo ra một hệ thống tiên tiến hơn, có thể kết hợp được nhiều hệ thống sinh hóa một lúc. Với mỗi một hệ thống sinh hóa cần một dây chuyền sản xuất riêng như hiện nay thì chi phí vẫn rất đắt đỏ. Việc kết hợp được nhiều hệ thống, theo như kĩ sư sinh hóa Tim Lu tại MIT công bố, sẽ là một cách cực kì hiệu quả để tạo ra những phương thuốc cứu người một cách tiện lợi với một giá thành phải chăng.

Tham khảo Motherboard