Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Thiết kế ống thông tiểu phá hủy màng sinh học nguy hiểm (11/04/2014)

Đối với hàng triệu người phải phụ thuộc vào ống thông bằng nhựa để thải nước tiểu, khả năng bị nhiễm trùng đường tiểu gần như đảm bảo 100% sẽ xảy ra chỉ sau 4 tuần. Nhưng, giờ đây, các kỹ sư thuộc trường Đại học Duke, Hoa Kỳ đã phát triển thiết kế ống thông tiểu mới, sẽ giúp giảm áp lực cho niệu đạo.

Sau một thời gian sử dụng, phần bên trong của ống thông tiểu dùng lâu dài bị nhiễm trùng do màng sinh học - cấu trúc hình thành bởi các cụm vi khuẩn khó tiêu diệt. Một khi màng được hình thành, chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi màng sinh học trở thành nơi khu trú cho vi khuẩn khác, nguy hiểm hơn hoặc bắt đầu gây tắc đường dẫn nước tiểu, làm rò rỉ hoặc thậm chí tổn thương cơ thể của người bệnh.

Thiết kế ống thông tiểu mới, có thể loại bỏ gần như toàn bộ màng sinh học cứng đầu khỏi các thành của ống thông. Thay vì tập trung vào lớp phủ kháng khuẩn đắt tiền, các nhà nghiên cứu sử dụng biến dạng vật lý để loại bỏ màng nhiễm trùng đó.

Vrad Levering, nghiên cứu sinh về kỹ thuật y sinh cho rằng một màng sinh học giống như một bộ phận bảo vệ và nuôi dưỡng các vi khuẩn có hại. Giải pháp của họ giống như một trận động đất phả hủy cơ sở hạ tầng, để lại đống đổ nát dễ dàng được dòng nước tiểu cuốn trôi.

Cứ 5 người nhập viện lại có 1 người cần đến ống thông tiểu, góp phần vào số hơn 30 triệu người bệnh ở Hoa Kỳ sử dụng loại ống thông này mỗi năm. Ống thông tiểu là nguyên nhân hàng đầu gây nhiễm khuẩn bệnh viện ở quốc gia này.

Bên ngoài bệnh viện, ống thông tiểu thường được dùng cho người bị liệt và người già khó đi lại. Và cùng với sự già hóa của dân số, việc sử dụng ống thông tiểu có thể tăng lên trong những thập kỷ tới.

Nhiều năm qua, các nhà nghiên cứu đã tập trung phát triển các phương pháp xử lý kháng khuẩn để ngăn chặn sự hình thành của màng sinh học, nhưng các số liệu thống kê cho thấy, các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra giải pháp ngăn chặn hiệu quả và phù hợp. Ngoài chi phí và thách thức kỹ thuật, nhiều bác sỹ lo ngại các giải pháp kháng khuẩn sẽ thúc đẩy sự phát triển của các siêu khuẩn kháng kháng sinh. Do đó, các kỹ sư ở Đại học Duke đã nghĩ đến phần bên ngoài của ống thông.

Xuanhe Zhao, GS về kỹ thuật cơ khí và khoa học vật liệu, một trong các tác giả nghiên cứu cho biết: Họ đã tiến hành các thí nghiệm cho thấy, nếu kéo dài phần đàn hồi của cao su ở mức phù hợp, có thể tách nhiều loại màng sinh học dính ra khỏi bề mặt của nó. Các thí nghiệm đó ban đầu nhằm làm sạch các bề mặt ngập trong môi trường biển, nhưng nguyên lý này có thể có nhiều ứng dụng. Do đó, họ nghĩa đến việc sử dụng cho ống thông tiểu.

Mô hình đầu tiên có một ống duy nhất, được bơm căng bằng chất lỏng hoặc khí chạy song song đến đường tiết niệu, nhưng chỉ có một màng mỏng, mềm ngăn cách ở giữa. Đổ chất lỏng qua ống bơm căng, sẽ đẩy màng mỏng vào trong đường tiết niệu, trong khi vẫn giữ nguyên kích thước bên ngoài ống thông.

Nguyên mẫu đúc từ dạng in 3D họat động tốt. Sự biến dạng đột ngột phá hủy hơn 90% màng sinh học sẽ bị cuốn trôi bởi dòng chảy phù hợp với chuyển động chậm của nước tiểu. Màng sinh học trên thành ống thông tiểu trái ngược với ống bơm căng là gần như vô hại, nhưng nhóm cộng tác lập kế hoạch sản xuất nguyên mẫu mới với các ống bơm căng chạy dọc cả 2 bên của ống chính.

Lopez tin rằng giải pháp cơ học đơn giản này có thể cách mạng hóa ngành công nghiệp ống thông tiểu. Vì thiết kế có chi phí thực hiện thấp, có kích thước gần như bằng ống thông tiểu hiện nay và dễ sử dụng, do đó, nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm đối tác và hy vọng sẽ tung sản phẩm ra thị trường.

Nguồn: www.vista.vn (Theo Physorg)