Tham vọng tạo ra quả tim hoạt động bằng năng lượng hạt nhân của các nhà khoa học Mỹ

Trong hơn 1 thập kỷ qua, các nhà khoa học tại Viện sức khỏe quốc gia (NHI) và cơ quan năng lượng nguyên tử Mỹ (AEC) luôn theo đuổi giấc mơ thiết kế một quả tim đập vĩnh cửu bằng năng lượng nguyên tử với hy vọng rằng đây sẽ là giải pháp hoàn hảo nhằm thay thế cho quả tim bị bệnh của con người.

Thật ra thì từ năm 1967, các nhà nghiên cứu đã nghĩ tới chuyện phát triển một quả tim cơ khí hoạt động bằng năng lượng phân rã phóng xạ. Giải pháp dùng năng lượng pin thông thường để cung cấp cho hoạt động của tim nhân tạo đã phải đối mặt với 2 nhược điểm lớn: đầu tiên là có xu hướng phát ra quá nhiều nhiệt. Thêm vào đó là cần phải sạc định kỳ và tuổi thọ tối đa chỉ vào khoảng 2 năm.

Một quả tim hoạt động bằng năng lượng nguyên tử có thể giúp bệnh nhân xài được hàng chục năm.

Ngược lại, một quả tim hoạt động bằng năng lượng nguyên tử có thể giúp bệnh nhân xài được hàng chục năm mà không cần kết nối với nguồn điện sạc bên ngoài. Quả tim hạt nhân được cung cấp năng lượng bởi Plutonium-238 - một nguyên tố có khả năng phát xạ nguồn nhiệt ổn định trong suốt gần 1 thế kỷ nhờ vào sự bán rã tự nhiên của nó. Được biết nguyên tố này đã được sử dụng cho các vệ tinh không gian cũng như một số thiết bị dẫn đường, định vị. Đây cũng chính là nhiên liệu cho tàu vũ trụ sao Diêm Vương New Horizons, tàu Voyager tới sao Hỏa hay tàu tự hành Curiosity cũng xài nhiên liệu này.

Chính vì lẽ đó, 2 nhóm nghiên cứu độc lập đến từ NHI và AEC đều tin rằng có thể khai thác năng lượng từ bán ra hạt nhân để giúp tim bơm máu khắp cơ thể người. Tuy nhiên, đó chỉ là ý tưởng còn việc thực hiện thì đầy thách thức và trở ngại. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu phải tìm cách phát triển được một hệ thống máy bơm mà cơ thể con người không đào thải. Ngoài ra, họ phải tìm được một loại động cơ an toàn, hiệu quả để vận hành quá trình bơm bằng cách chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng.

Cả 2 quả tim do 2 nhóm nghiên cứu phát triển đều gặp phải những vấn đề đầy thách thức.

Về NHI, họ đưa ra giải pháp là phát triển một quả tim bán nhân tạo nhằm hỗ trợ những quả tim bị mắc bệnh nhưng vẫn còn đập được. Hệ thống này bao gồm 2 phần: một hệ thống máy bơm phi hạt nhân sẽ được chế tạo trước, sau đó là một động cơ hạt nhân đưa vào sau. Ngược lại, phía EAC chọn cách làm là phát triển một hệ thống bơm lẫn động cơ đều vận hành bằng năng lượng hạt nhân và thay thế toàn bộ quả tim bị bệnh để sử dụng gần như vĩnh viễn trong cơ thể bệnh nhân.

Sau 5 năm phát triển, cả 2 quả tim do 2 nhóm nghiên cứu phát triển đều gặp phải những vấn đề đầy thách thức. Quả tim của AEC vẫn còn rất cồng kềnh và hoạt động cũng kém hiệu quả. Trong khi đó quả tim của NHI thì mắc phải lỗi kỹ thuật khiến nó luôn quá nhiệt, từ đó khiến máu bị tụ lại lại làm cản trở quá trình lưu thông. Và đây chỉ là một trong số rất nhiều thiếu sót trong quá trình thiết kế. Các nhà nghiên cứu vẫn còn phải giải quyết được cả sự an toàn cũng như khía cạnh đạo đức trong việc lắp đặt một thiết bị nguyên tử bên trong cơ thể con người.

​Sau hơn 10 năm nghiên cứu vừa qua, ý tưởng này vẫn chỉ là ý tưởng.

Các tác dụng khi tiếp xúc với bức xạ mặc dù liều thấp nhưng vẫn phải được làm rõ trước khi mọi chuyện được áp dụng. Nhiều người cho rằng quả tim hoạt động bằng Plutonium có thể đưa bệnh nhân tới nhiều nguy cơ sức khỏe khác nhau, bao gồm cả bệnh bạch cầu. Đồng thời những người thường xuyên gần gũi với bệnh nhân như nhân viên y tế, đồng nghiệp hoặc người thân cũng có nguy cơ nhiễm độc phóng xạ. Và chưa kể một số tội phạm còn có thể lợi dụng những trái tim nguyên tử để biến thành vũ khí hạt nhân.

Và sau hơn 10 năm nghiên cứu vừa qua, ý tưởng này vẫn chỉ là ý tưởng. Dù vậy các nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục theo đuổi giấc mơ tạo nên một quả tim nhân tạo với đầy đủ chức năng. Một số dù khá ít các công ty công nghệ sinh học như SynCardia, Carmat và AbioCor, vẫn đang tiếp tục phát triển một thiết bị thay thế cho quả tim bị bệnh của bệnh nhân và sẽ xài được trong suốt quãng đời còn lại của họ.

Và dù đó có là quả tim năng lượng hạt nhân hay không đi chăng nữa, thì đưa một thiết bị vào hoạt động lâu dài trong cơ thể người mà không cần bất cứ tác động thêm nào từ bên ngoài vẫn là muôn vàn khó khăn. Lựa chọn tốt nhất trong thời điểm hiện tại vẫn là bệnh nhân chờ đợi một quả tim người phù hợp để cấy ghép cho họ. Và có lẽ, vẫn còn rất lâu nữa thì công nghệ mới có thể thay thế được những thứ thật, đặc biệt là những thứ được tạo ra từ sự kỳ diệu của tự nhiên.

Từ khóa liên quan:

quả tim

quả tim nhân tạo

năng lượng hạt nhân

nhà khoa học mỹ

quả tim vĩnh cửu

thiết bị nguyên tử

NHI

AEC

Plutonium

nhiễm độc phóng xạ

quả tim năng lượng hạt nhân