Trung Quốc vừa phát triển được một công nghệ mà cả Google lẫn Apple đều thèm khát

Trong một nghiên cứu mới trên tạp chí Nature Metabolism, một nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Thượng Hải cho biết họ đã phát triển thành công một công nghệ đo đường huyết không xâm lấn, sử dụng cơ chế phổ Raman.

Theo đó, người sử dụng khi cần đo đường huyết sẽ không cần phải chích máu từ ngón tay hoặc rút máu từ tĩnh mạch để tiến hành xét nghiệm nữa.

Họ chỉ cần đặt tay lên một cảm biến ánh sáng. Sau đó, cảm biến sẽ tự động đo được nồng độ đường glucose trong máu người dùng, theo thời gian thực, với độ chính xác lên tới 99,4%.

Cần phải nói rằng đo đường huyết không xâm lấn là một công nghệ mà bất cứ ai trên thế giới cũng muốn sở hữu. Nó từng là giấc mơ của cả 2 gã khổng lồ công nghệ Mỹ là Google và Apple.

Công ty nào có được công nghệ này sẽ có khả năng chiếm lĩnh được thị trường chăm sóc sức khỏe lên tới hơn 15 tỷ USD trên toàn cầu, nhắm đến không chỉ những bệnh nhân tiểu đường mà cả người khỏe mạnh quan tâm đến sức khỏe.

Năm 2014, Google từng hợp tác với công ty công nghệ y tế Novartis, Thụy Sĩ để phát triển một tròng kính thông minh có khả năng đo đường huyết nhưng không thành công. Dự án đã bị đình chỉ vĩnh viễn vào năm 2018.

Apple cũng tham gia cuộc đua này thậm chí còn sớm hơn, ngay từ năm 2010 dưới thời Steve Jobs. Họ được cho là đã thành lập một đơn vị bí mật để phát triển các cảm biến đo đường huyết không xâm lấn, dự định sẽ tích hợp được vào điện thoại iPhone hoặc đồng hồ thông minh Apple Watch.

Mức độ bảo mật của dự án này cao đến nỗi Apple đã đưa toàn bộ đội ngũ ra bên ngoài trụ sở chính của công ty. Hơn 30 kỹ sư, bác sĩ và chuyên gia công nghệ sinh học đã được thuê về từ những đơn vị mạnh nhất như: Masimo Corp, Sano, Medtronic và C8 Medisensors. Họ đã làm việc tại một văn phòng bí mật ở Palo Alto, California.

Tuy nhiên, kể từ đó tới nay đã gần 15 năm trôi qua, Apple chưa có bất cứ động thái nào cập nhật về dự án được gọi là E5 này của họ. Lần gần nhất có tin đồn rằng Apple sắp tung ra công nghệ đo đường huyết không xâm lấn là vào năm 2023.

Theo tin đồn đó, Apple đã sử dụng một phương pháp gọi là quang phổ hấp thụ để đo được đường huyết mà không cần lấy máu. Hệ thống sử dụng tia laser để phát ra các bước sóng ánh sáng cụ thể vào một vùng bên dưới da, nơi có chất lỏng kẽ — các chất rò rỉ ra khỏi mao mạch.

Ánh sáng laser này sau đó có thể được glucose hấp thụ rồi phản xạ trở lại cảm biến đo. Dựa trên tỷ lệ ánh sáng phản xạ, thuật toán của Apple sẽ xác định được mức đường huyết của một người.

Năm 2024, Apple cũng lấp lửng về một ứng dụng đo đường huyết, khiến nhiều người lầm tưởng họ đã thành công với dự án E5. Nhưng hóa ra, đó chỉ là một ứng dụng (app) đơn thuần, sử dụng dữ liệu đường huyết từ các máy đo khác nhập vào để theo dõi bệnh tiểu đường.

Vấn đề khiến việc phát triển các công nghệ đo đường huyết không xâm lấn trở nên cực kỳ khó khăn, đó là do các phân tử đường glucose trôi nổi trong máu rất khó nắm bắt. Bản thân glucose không có màu, chúng cũng không có đặc điểm nhận dạng nào nổi bật để có thể phát triển các cảm biến hoặc đầu dò tìm kiếm.

Ngay cả những xét nghiệm glucose tiêu chuẩn trong y tế hiện nay cũng cần sử dụng phản ứng hóa học để biến glucose thành một phân tử dễ phát hiện hơn, có màu sắc hoặc độ dẫn điện để đo lường.

Phương pháp phát hiện và đo lường glucose máu này đã được phát triển từ những năm 1970. Đến đầu thập niên 2000, nó vẫn chỉ có thể được thực hiện ở phòng thí nghiệm hoặc bệnh viện. Nhưng bây giờ, bạn đã có thể đo glucose ở nhà bằng một máy đo cầm tay.

Mặc dù vậy, trong cả hai trường hợp, có một điểm chưa hề được cải tiến: Dù thế nào đi chăng nữa, bạn cũng phải trích máu của mình ra bên ngoài. Xét nghiệm máu sẽ rút một lượng máu lớn, còn đơn giản nhất là bấm ngón tay vào một cây kim trong máy đo cầm tay và lấy máu nhỏ lên que thử cũng gây khó chịu cho người sử dụng.

Trong nghiên cứu mới đăng trên tạp chí Nature Metabolism, các nhà khoa học đến từ Đại học Thượng Hải đã vượt qua được tất cả các thách thức này bằng một kỹ thuật mà họ gọi là "đo phổ Raman chọn lọc sâu dưới da" (mμSORS).

Về cơ bản, nó bao gồm một nguồn phát laser ở bước sóng 785 nm. Nguồn laser này được chiếu vào gan bàn tay của người dùng, đi tới phần giữa biểu bì và hạ bì của da. Các nhà khoa học đã thực hiện vô số thử nghiệm để thấy đây là vị trí đo được glucose với mức độ chính xác cao nhất.

Tại đó có rất nhiều mạch máu nhỏ cho phép glucose đi qua, hấp thụ ánh sáng laser và phát ra các tia phản xạ được gọi là tán xạ Raman, có bước sóng hơi khác một chút so với con số 785 nm ban đầu.

Một thuật toán sẽ được phát triển để ghi nhận sai số bước sóng này và tính ra nồng độ glucose trong máu.

Trong các thử nghiệm lâm sàng với sự tham gia của 200 bệnh nhân tiểu đường và 30 người khỏe mạnh, công nghệ tán xạ Raman này đã chứng minh được độ chính xác đáng kinh ngạc. 99,4% kết quả đo nằm trong phạm vi lâm sàng chấp nhận được, và sai số trung bình so với phương pháp xét nghiệm máu truyền thống (MARD) chỉ là 14,6%.

Trong so sánh, các thiết bị theo dõi đường huyết xâm lấn tiêu chuẩn bán trên thị trường hiện nay có sai số nằm từ 5,6% đến 20,8%. Một giải pháp đo đường huyết không xâm lấn đạt được MARD dưới 20% chắc chắn có thể thương mại hóa.

Năm 2018, một nhóm các nhà khoa học đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cũng đã từng sử dụng công nghệ cảm biến quang phổ Raman để đo đường huyết không xâm lấn. Tuy nhiên, sai số trung bình MARD của họ lên tới 25,8%.

Năm 2020, một nghiên cứu được thực hiện bởi Viện Công nghệ Bệnh tiểu đường Đức đã giảm con số này được xuống 23,6%, nhưng đó vẫn là mức không thể chấp nhận được.

Với việc giảm MARD hiện xuống còn 14,6%, thiết bị đo đường huyết không xâm lấn của Đại học Thượng Hải đã tạo ra được một đột phá. Công việc lúc này chỉ còn là thu nhỏ thiết bị xuống mức cần thiết.

Một bức ảnh rỏ rỉ của thiết bị đo đường huyết không xâm lấn này cho thấy nó hiện có kích thước ngang với một chiếc máy in.

Các nhà khoa học cũng thừa nhận: "Hiện tại, thiết bị thử nghiệm có vẻ hơi cồng kềnh, nhưng chúng tôi có kế hoạch làm cho nó nhỏ hơn, đủ để vừa trong lòng bàn tay hoặc thậm chí tích hợp vào đồng hồ thông minh, cho phép người dùng theo dõi lượng đường trong máu của họ mọi lúc, mọi nơi".

Nếu thành công với thiết bị này, các nhà khoa học Trung Quốc chắc chắn sẽ đánh bại các gã khổng lồ công nghệ Mỹ, bao gồm cả Google và Apple, trong cuộc đua chiếm lĩnh thị trường chăm sóc sức khỏe đường huyết trị giá 15 tỷ USD trên toàn cầu.