Mỹ phát triển pin giấy có thể nuốt, tự phân hủy sau khi cung cấp năng lượng cho thiết bị y tế

Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Trường Y Harvard và các đơn vị liên quan phát triển một loại pin sinh học có thể hấp thụ và phân hủy trong cơ thể sau khi hoàn thành nhiệm vụ. Công nghệ sử dụng magie và molypden trioxit làm vật liệu điện cực, có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử dạng viên nang được nuốt vào cơ thể.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Chemical Engineering ngày 21/9/2026, mở ra hướng phát triển mới cho các thiết bị y tế có thể nuốt, đặc biệt là những hệ thống cần hoạt động trong đường tiêu hóa nhưng không muốn để lại pin thông thường bên trong cơ thể.

“Pin giấy” được thiết kế để hoạt động rồi tự phân hủy

Các thiết bị điện tử có thể nuốt đang được nghiên cứu nhằm phục vụ nhiều mục đích như theo dõi sức khỏe, truyền dữ liệu, phát hiện tình trạng bất thường hoặc đưa thuốc đến vị trí cụ thể trong đường tiêu hóa.

Tuy nhiên, nguồn năng lượng vẫn là một trong những vấn đề khó giải quyết. Pin lithium-ion, pin bạc oxit hoặc các loại pin kim loại thông thường có thể gây rủi ro nếu lớp bảo vệ bị hư hỏng và chất điện phân hoặc vật liệu bên trong tiếp xúc với mô.

Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn một hướng tiếp cận khác: xây dựng loại pin có khả năng phân hủy sinh học sau khi hoàn thành nhiệm vụ.

Pin mới sử dụng magie làm cực âm và molypden trioxit làm cực dương. Hệ thống còn sử dụng chất điện phân dạng gel chất lỏng ion có khả năng phân hủy sinh học. Phần điện cực được thiết kế với vật liệu cellulose, tạo nên cấu trúc giống giấy mỏng. Bên ngoài pin được xử lý bằng lớp sáp tự nhiên nhằm làm chậm quá trình tiếp xúc trực tiếp với axit dạ dày.

Theo nghiên cứu, pin dạng đĩa có đường kính khoảng 7,5 mm, phù hợp để tích hợp vào viên nang gelatin cỡ 000. Một phiên bản có thể tạo điện áp lên tới khoảng 1,84 V, đủ để cung cấp năng lượng cho nhiều chức năng điện tử trong viên nang y tế.

Có thể duy trì nguồn điện trong nhiều ngày

Một trong những thử nghiệm quan trọng được thực hiện trên lợn nhằm đánh giá khả năng hoạt động của pin trong môi trường tiêu hóa.

Kết quả cho thấy pin có thể duy trì hoạt động liên tục trong khoảng ba ngày. Trong điều kiện thử nghiệm, điện áp ban đầu khoảng 1,8 V vẫn còn khoảng 1,45 V sau ba ngày, cho thấy nguồn năng lượng đủ ổn định để thực hiện các nhiệm vụ ngắn hạn bên trong đường tiêu hóa.

Đây là điểm đáng chú ý bởi mục tiêu của công nghệ không phải tạo ra một loại pin tồn tại lâu dài trong cơ thể. Ngược lại, pin được thiết kế để hoạt động đủ lâu cho một nhiệm vụ y tế cụ thể rồi suy giảm và phân hủy.

Nghiên cứu trên Nature Chemical Engineering cho biết hệ thống đã được thử nghiệm với ba ứng dụng chính trên mô hình lợn: duy trì pin trong dạ dày trong ba ngày, theo dõi viên nang bằng RFID và kích thích điện dạ dày bằng một thiết bị điện tử có thể phân hủy.

Theo dõi xem bệnh nhân đã nuốt thuốc hay chưa

Một ứng dụng thực tế được nhóm nghiên cứu thử nghiệm là kết hợp pin với thẻ nhận dạng bằng tần số vô tuyến, hay RFID.

Pin và thẻ RFID được đặt trong cùng một viên nang. Khi viên nang đi vào đường tiêu hóa của lợn, tín hiệu có thể được thu nhận từ bên ngoài cơ thể.

Trong thử nghiệm, hệ thống có khả năng truyền tín hiệu ở khoảng cách lên tới 1,5 m. Sự thay đổi cường độ tín hiệu khi viên nang đi vào cơ thể giúp các nhà nghiên cứu xác định liệu viên nang đã thực sự được nuốt hay chưa.

Nếu được phát triển tiếp, cách tiếp cận này có thể hỗ trợ các hệ thống theo dõi việc sử dụng thuốc. Thay vì chỉ dựa vào lời xác nhận của bệnh nhân, thiết bị có thể gửi dữ liệu cho hệ thống bên ngoài để xác định viên nang đã đi vào cơ thể.

Đây đặc biệt đáng chú ý trong bối cảnh các thiết bị điện tử dạng viên nang ngày càng được nghiên cứu cho y học cá nhân hóa.

Kích thích dạ dày để điều chỉnh hormone liên quan đến cảm giác đói

Nhóm nghiên cứu còn sử dụng pin mới để cung cấp năng lượng cho một thiết bị “điện tử trị liệu” có khả năng kích thích thành dạ dày.

Trong thử nghiệm trên lợn, các nhà nghiên cứu kích thích điện dạ dày trong 20 phút. Kết quả cho thấy nồng độ ghrelin trong máu, một hormone có liên quan đến cảm giác đói và sự điều hòa thèm ăn, tăng trung bình khoảng 36,3% ở ba con lợn được thử nghiệm. Mức tăng tối đa đạt khoảng 50%.

Ghrelin được sản xuất bởi các tế bào nội tiết trong hệ tiêu hóa và có vai trò quan trọng trong quá trình điều hòa cảm giác đói. Những nghiên cứu trước đây của nhóm MIT cũng từng cho thấy kích thích điện có thể tác động đến quá trình tiết ghrelin.

Tuy nhiên, kết quả trên lợn mới chỉ chứng minh khả năng tác động đến hormone trong mô hình tiền lâm sàng. Nó chưa đồng nghĩa với việc công nghệ đã được chứng minh có hiệu quả điều trị bệnh hoặc kiểm soát cảm giác thèm ăn ở người.

Pin không tan ngay mà phân hủy theo từng giai đoạn

Một điểm quan trọng của công nghệ là khái niệm “tự phân hủy sinh học” không có nghĩa viên pin biến mất ngay sau khi được nuốt.

Các thử nghiệm trong dịch vị mô phỏng cho thấy pin được thiết kế để hoạt động trong một khoảng thời gian trước khi các thành phần bắt đầu suy giảm.

Lớp bảo vệ giúp làm chậm tác động của axit dạ dày. Sau đó, cấu trúc pin dần bong tách và các điện cực bắt đầu phân hủy. Các thử nghiệm cho thấy quá trình này diễn ra trong nhiều tuần và phần cấu trúc có thể tiếp tục phân hủy trong khoảng vài tháng.

Nói cách khác, đây là một nguồn điện được thiết kế theo nguyên tắc “hoạt động tạm thời rồi biến mất”, thay vì tồn tại lâu dài trong cơ thể.

Các nhà nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng “bioresorbable” không có nghĩa pin là thực phẩm. Thuật ngữ này mô tả khả năng vật liệu bị phân hủy và được cơ thể xử lý hoặc thải ra sau khi thiết bị hoàn thành chức năng.

Vì sao pin tự phân hủy có ý nghĩa với thiết bị y tế?

Đối với các thiết bị điện tử được nuốt, nguồn năng lượng phải đáp ứng hai yêu cầu tưởng như đối lập: đủ mạnh để vận hành thiết bị nhưng không tạo ra rủi ro lâu dài khi thiết bị không còn cần thiết.

Pin mới giải quyết vấn đề này bằng cách giới hạn thời gian hoạt động. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ như truyền tín hiệu RFID hoặc kích thích mô, pin bắt đầu suy giảm.

Điều này có thể giúp giảm nhu cầu lấy thiết bị ra khỏi cơ thể và hạn chế nguy cơ thiết bị hoặc pin bị giữ lại trong đường tiêu hóa. MIT cũng cho rằng cách tiếp cận này có thể giúp giảm lượng chất thải điện tử phát sinh từ các thiết bị dùng một lần.

Vẫn còn khoảng cách lớn trước khi thử nghiệm trên người

Dù kết quả ban đầu đáng chú ý, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn tiền lâm sàng.

Các thử nghiệm hiện mới được thực hiện trên mô hình động vật, với số lượng lợn tương đối nhỏ. Điều kiện trong hệ tiêu hóa của con người cũng có thể khác đáng kể về thức ăn, độ pH, dịch nhầy, nhu động ruột và thời gian lưu giữ của viên nang.

Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến cả thời gian pin hoạt động lẫn tốc độ phân hủy.

Ngoài ra, không phải toàn bộ hệ thống điện tử trong các thử nghiệm hiện đều đã có thể phân hủy hoàn toàn. MIT cho biết một số linh kiện như bảng mạch vẫn cần được tiếp tục phát triển để đạt mức độ phân hủy sinh học cao hơn.

Vì vậy, “pin giấy có thể nuốt” hiện nên được xem là một nền tảng nghiên cứu đầy triển vọng cho thiết bị y tế tạm thời, chứ chưa phải sản phẩm y tế có thể sử dụng rộng rãi trên người.

Bước tiến mới của thiết bị y tế có thể nuốt

Nghiên cứu về pin magie–molypden trioxit cho thấy một hướng tiếp cận khác đối với bài toán cung cấp năng lượng cho thiết bị y tế bên trong cơ thể: thay vì cố làm pin tồn tại lâu hơn, các nhà khoa học thiết kế nó để tồn tại vừa đủ lâu cho nhiệm vụ rồi phân hủy.

Nếu tiếp tục được cải thiện, công nghệ này có thể trở thành nền tảng cho các viên nang theo dõi sức khỏe, hệ thống xác nhận việc sử dụng thuốc hoặc thiết bị điện tử trị liệu hoạt động tạm thời trong đường tiêu hóa.

Tuy nhiên, cần thêm nghiên cứu trên động vật với điều kiện gần thực tế hơn và sau đó là các thử nghiệm lâm sàng để xác định mức độ an toàn và hiệu quả ở người.

Nguồn tham khảo: Nature Chemical Engineering, MIT News và Nature, tháng 9/2026.

Câu hỏi về công nghệ Pin giấy của Mỹ

Pin giấy mới của Mỹ làm từ gì?

Pin sử dụng magie và molypden trioxit làm các vật liệu điện cực chính, kết hợp với chất điện phân dạng gel và các thành phần có khả năng phân hủy sinh học.

Pin có thể tạo ra bao nhiêu điện?

Phiên bản được nghiên cứu có thể đạt điện áp khoảng 1,84 V, đủ để cung cấp năng lượng cho một số thiết bị điện tử dạng viên nang.

Pin có tan ngay sau khi nuốt không?

Không. Pin được thiết kế để hoạt động trong khoảng thời gian nhất định, sau đó mới dần phân hủy. Thử nghiệm trong dịch vị mô phỏng cho thấy quá trình phân hủy diễn ra trong nhiều tuần và có thể kéo dài vài tháng đối với toàn bộ cấu trúc.

Công nghệ đã thử nghiệm trên người chưa?

Chưa. Các kết quả hiện tại chủ yếu đến từ nghiên cứu tiền lâm sàng trên lợn. Cần thêm các nghiên cứu về độ an toàn, thời gian hoạt động, khả năng phân hủy và tác động của môi trường tiêu hóa trước khi có thể đánh giá khả năng ứng dụng trên người.

Pin có thể điều chỉnh cảm giác đói không?

Thí nghiệm trên lợn cho thấy kích thích điện dạ dày bằng thiết bị dùng loại pin này làm tăng nồng độ ghrelin. Tuy nhiên, đây chưa phải bằng chứng cho thấy thiết bị có thể điều trị rối loạn ăn uống hoặc kiểm soát cảm giác đói ở người.