Graphene cấu tạo từ các nguyên tử carbon liên kết với nhau theo kiểu hình lục giác tuần hoàn. Với độ dày chỉ 0,33 nm, tức mỏng hơn một triệu lần so với tóc người, nhưng siêu vật liệu này được kiểm chứng có độ bền gấp 200 lần so với thép, linh hoạt hơn silicon rất nhiều và dẫn điện tốt hơn 100 lần so với bất kỳ vật liệu nào khác.

Với những đặc tính hiếm có như vậy, graphene đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành khoa học máy tính và công nghệ ô tô. Riêng lĩnh vực y học, chúng được kỳ vọng tạo bước đột phá lớn trong ngăn ngừa và điều trị những căn bệnh nguy hiểm trong tương lai gần.

“Hình xăm vô hình” theo dõi sức khỏe

Hình xăm theo dõi sức khỏe không mới, song tiến bộ đáng nói ở đây là công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Tây Ban Nha về thiết bị cảm biến cấu tạo từ graphene. Có kích thước cỡ 1 đồng xu và siêu mỏng, hình xăm này gần như trong suốt khi được dán trên cánh tay.

Ngoài chức năng thông thường như đo tác động của ánh nắng và đếm bước chân, hình xăm graphene còn có thể theo dõi các tín hiệu điện sinh học quan trọng và chất lỏng lưu thông dưới da, đo các dấu hiệu sinh tồn chính như thân nhiệt, nhịp tim, nhịp thở, huyết áp, nồng độ ôxy trong máu cùng quá trình hydrat hóa. Các dữ liệu được truyền đến con chip tích hợp bên trong cảm biến, sau đó gởi đến thiết bị không dây như máy tính, điện thoại hoặc thiết bị đeo thông minh. Dự kiến, loại hình xăm này có thể ra mắt vào năm 2021.

Ảnh: Daily Mail

Võng mạc nhân tạo mới

Tổn thương võng mạc là một trong những nguyên nhân hàng đầu dẫn đến mù lòa. Những năm gần đây, các nhà khoa học đã thử nghiệm cấy ghép võng mạc nhân tạo từ silicon nhưng vẫn còn hạn chế vì loại võng mạc này cho hình ảnh mờ hoặc méo mó, về lâu dài dễ hư hỏng và khô cứng. Tin mừng là năm ngoái, các nhà khoa học tại Đại học Texas (Mỹ) đã phát triển loại võng mạc mới tích hợp graphene, có khả năng mô phỏng tốt hơn hình dạng, chức năng của võng mạc người mà không làm mắt khó chịu.

Với các kết quả thử nghiệm khả quan trên động vật, võng mạc nhân tạo từ graphene được kỳ vọng sẽ giúp khôi phục thị lực cho người khiếm thị trong 3-5 năm tới.

 Ảnh: TUM

Mô cấy ghép tái tạo cơ tim

Phần lớn bệnh nhân sống sót sau cơn đau tim có thể gặp biến chứng như khó thở, mệt mỏi và sưng ở chân do cơ tim bị tổn thương nghiêm trọng không thể thực hiện tốt chức năng vốn có. Nhằm cải thiện chất lượng sống ở người bệnh, các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu Kỹ thuật Sinh học và Vật liệu Tiên tiến Dublin (Ireland) đã phát triển loại vật liệu giúp tái tạo mô tim.

Về cơ bản, đó là hỗn hợp gồm collagen, prôtêin đóng vai trò như một giàn giáo kết nối các tế bào, trong khi graphene hỗ trợ dẫn truyền tín hiệu điện. Trong thử nghiệm trên chuột bị tổn thương cơ tim, vật liệu mới cho thấy hiệu quả khi kích thích các tế bào tim mới phát triển khỏe mạnh. Mô nhân tạo này có thể được ứng dụng thực tế trong 10 năm nữa.

Điều trị chấn thương cột sống

Theo Daily Mail, khoảng 50% số bệnh nhân bị chấn thương tủy sống đối mặt nguy cơ bị liệt thân dưới. Tuy nhiên, nghiên cứu về thiết bị cấy ghép từ graphene của các nhà khoa học Mỹ năm 2017 đã mở ra cơ hội khôi phục khả năng vận động cho người bệnh.

Trong thí nghiệm ở chuột, các nhà khoa học dùng vật liệu mới để nối hai đầu các dây thần kinh cột sống bị đứt. Họ phát hiện graphene cho phép các tín hiệu điện của tế bào thần kinh truyền qua dễ dàng, giúp phục hồi một số chức năng ở chuột chỉ trong 24 giờ. Sau hai tuần điều trị, các con vật gần như đã lấy lại được khả năng cử động toàn bộ cơ thể. Thiết bị này có thể ứng dụng trên người trong 5 -10 năm nữa.

Vật liệu trám răng vĩnh viễn

Nghiên cứu của các nhà khoa học đến từ Đại học Y Dược Iuliu Hatieganu (Romania) trong 5 năm nữa có thể làm nên một cuộc cách mạng cho ngành nha khoa, với sản phẩm là vật liệu trám răng vĩnh viễn từ graphene. Nhờ đặc tính siêu bền, vật liệu này hoàn toàn không bị ảnh hưởng sau thử nghiệm với các hoạt động nhai, cắn, xé cường độ hàng trăm lần/ngày, xóa bỏ hạn chế của chất liệu trám thông thường.

Đẩy lùi thoái hóa khớp

Thoái hóa khớp là tình trạng sụn khớp, đĩa đệm bị bào mòn và hư hỏng theo thời gian, kèm theo phản ứng viêm và giảm dịch nhầy bôi trơn giữa các khớp. Biện pháp điều trị hiện nay chủ yếu là phẫu thuật thay khớp gối nhân tạo.

Nhưng trong 5 năm tới, chất liệu nhẹ làm từ graphene có thể được thay thế như phương pháp điều trị an toàn và ít xâm lấn hơn. Vật liệu mới, do các chuyên gia tại Đại học Boise State (Mỹ) phát triển, được tiêm vào các khớp bị tổn thương để thay thế sụn bị mất. Bao phủ bởi các tế bào gốc, vật liệu công nghệ cao này không chỉ thay thế sụn mà còn giúp mô mới phát triển khỏe mạnh.