Thiết bị điện tử có thể… ăn được

Nhu cầu về thiết bị giám sát điện tử trong các lĩnh vực như đảm bảo chất lượng thực phẩm và chăm sóc sức khỏe đã gia tăng đáng kể.

Những ví dụ điển hình của làn sóng chuyển đổi số mới này gồm: nhãn theo dõi nhiệt độ, độ pH và khí để ngăn thực phẩm hư hỏng; viên thuốc thông minh để theo dõi đường tiêu hóa và hệ thống điều khiển từ xa nhằm đưa thuốc đến đúng vị trí mục tiêu.

Điểm chung của các ứng dụng này là chúng có – hoặc có thể có sự tương tác trực tiếp với cơ thể con người.

Để giảm bớt rủi ro về an toàn, một giải pháp là sử dụng thiết bị có thể nuốt được, vật liệu không độc hại và bền vững nhằm giúp tích hợp công nghệ này vào các hoạt động chăm sóc sức khỏe thường xuyên.

Linh kiện điện tử ăn được đại diện cho một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng, giao thoa giữa khoa học vật liệu, kỹ thuật y sinh, công nghệ thực phẩm và tính bền vững. Chúng cũng có thể hỗ trợ chức năng cảm biến và điều khiển trong các hệ thống robot ăn được trong tương lai.

Những tiến bộ trong lĩnh vực điện tử ăn được gần đây bao gồm sự phát triển của pin ăn được làm từ riboflavin và quercetin – sử dụng chất điện phân gốc nước, đủ để cung cấp năng lượng cho thiết bị chẩn đoán hoặc điều trị có thể nuốt vào cơ thể.

Cảm biến ăn được làm từ các thành phần như mật ong, lá vàng, chất tạo màu thực phẩm cho phép đo độ pH và tần số.

Bên cạnh đó là các mạch điện in được và có thể ăn được, có khả năng xử lý thông tin. Chúng có thể dùng trong viên nang theo dõi đường tiêu hóa, nhãn thực phẩm thông minh và cả robot ăn được.

Ông Caironi (Viện Công nghệ Ý ở TP Milan) là người tiên phong trong nghiên cứu điện tử ăn được, đồng thời dẫn đầu các sáng kiến nổi bật của châu Âu như Dự án Thực phẩm Điện tử (EFP) và ROBOFOOD.

Công trình nghiên cứu gần đây của nhóm ông Caironi đã chứng minh tính khả thi của mạch điện tử ăn được bằng cách tích hợp pin với mạch logic được làm hoàn toàn từ vật liệu có thể nuốt, bảo đảm được tiêu hóa hoàn toàn và không tạo ra rác thải điện tử.

Tất cả các vật liệu đều được dùng với hàm lượng thấp hơn nhiều so với ngưỡng gây độc. Tuy vậy, tần suất và liều lượng nuốt thiết bị vẫn cần được tính toán cẩn thận để bảo đảm cơ thể tiêu hóa được an toàn.

Các thử nghiệm ban đầu trong điều kiện mô phỏng khoang miệng – dạ dày – ruột cho thấy các sản phẩm sau tiêu hóa không gây biến đổi nào có thể quan sát được đối với lớp biểu mô tế bào ruột.

Mặc dù cần nghiên cứu thêm về độc tính và an toàn nhưng bước tiến này cho thấy tiềm năng mở rộng quy mô sản xuất và tích hợp thiết bị điện tử ăn được độc lập trong tương lai.

Dù vẫn cần thêm nghiên cứu để xác nhận độ an toàn, bước tiến này cho thấy thiết bị điện tử ăn được có thể sản xuất với quy mô lớn và được sử dụng phổ biến trong tương lai.