Điện cực ốc tai thường chỉ truyền tín hiệu: Khung xốp mới muốn thêm nhiệm vụ nhả thuốc để giữ thính lực còn lại

Một điện cực ốc tai điện tử không chỉ phải đưa tín hiệu điện tới đúng vùng của ốc tai. Quá trình luồn chính điện cực đó vào cơ quan rất nhỏ và nhạy cảm này có thể gây chấn thương cơ học, viêm và xơ hóa — những phản ứng có nguy cơ làm mất thêm phần thính lực tự nhiên mà bệnh nhân vẫn còn trước phẫu thuật.

Một nhóm tại National Taiwan University (NTU) và National Taiwan University Hospital đang thử biến chính cấu trúc mang điện cực thành nơi đưa thuốc. Trong nghiên cứu công bố trên Advanced Healthcare Materials tháng 8/2026, họ chế tạo một prototype bằng parylene có mạng lỗ xốp liên thông, nạp dexamethasone vào bên trong và cho thuốc khuếch tán trực tiếp tại vị trí cấy ghép. Trên mô hình chuột lang, nhóm được cấy thiết bị có thuốc giữ ngưỡng đáp ứng thính giác tốt hơn và biểu hiện viêm thấp hơn so với nhóm nhận cùng cấu trúc nhưng không có thuốc.

Điểm cần phân biệt ngay từ đầu: đây chưa phải một điện cực ốc tai thương mại vừa kích thích điện vừa phân phối thuốc. Mẫu thử hiện tại là một porous parylene electrode prototype — khung parylene hình que mô phỏng kích thước điện cực và được thiết kế để về sau tích hợp với các dãy tiếp điểm dẫn điện đã có. Nghiên cứu trước hết chứng minh phần vật liệu và cơ chế phân phối thuốc.

Vì sao giữ phần thính lực còn lại lại khó?

Ốc tai điện tử hoạt động bằng cách biến âm thanh thành các xung điện rồi kích thích trực tiếp các neuron của hạch xoắn thông qua một dãy điện cực nằm trong ốc tai. Ở thiết bị hiện nay, các dây dẫn platinum-iridium và tiếp điểm platinum thường được đặt trong một carrier bằng silicone.

Vấn đề xuất hiện ngay lúc cấy ghép. Khi carrier được đưa qua cửa sổ tròn vào scala tympani, ma sát và chấn thương mô có thể kích hoạt phản ứng viêm. Về sau, mô xơ và phản ứng với dị vật có thể hình thành quanh implant. Hệ quả không chỉ là tăng trở kháng điện cực; các tế bào lông và neuron còn sống cũng có thể chịu thêm tổn thương.

Điều này đặc biệt quan trọng với những người vẫn giữ được một phần thính lực ở một số dải tần. Với họ, mục tiêu không đơn thuần là tạo cảm giác nghe bằng kích thích điện, mà còn cố giữ phần nghe tự nhiên còn lại để có thể kết hợp hai nguồn thông tin.

Steroid chống viêm như dexamethasone đã được nghiên cứu cho mục tiêu này từ lâu. Các điện cực giải phóng dexamethasone cũng không phải ý tưởng hoàn toàn mới: đã có nhiều thử nghiệm trên động vật, các hệ silicone chứa steroid và cả nghiên cứu khả thi trên người. Điều mới trong công trình của NTU nằm ở vật liệu parylene xốp và cách biến toàn bộ khung thành một kho thuốc có diện tích bề mặt rất lớn.

Mạng lỗ xốp chiếm gần 97% thể tích

Nhóm nghiên cứu không khoan các lỗ vào một thanh polymer đặc. Họ bắt đầu bằng một khuôn băng hình que rồi dùng quá trình thăng hoa và lắng đọng hơi để phủ parylene trong khi phần băng bên trong biến mất. Kết quả là một cấu trúc ba chiều với các lỗ liên thông.

Mẫu thử dài 3 mm, đường kính ngoài khoảng 0,6 mm. Ảnh hiển vi điện tử cho thấy nhiều lỗ có kích thước khoảng 20–30 micromet; phép đo porosimetry cho độ rỗng 96,84% và kích thước lỗ trung bình khoảng 7,98 micromet. Mạng lỗ này tạo nhiều không gian để giữ thuốc đồng thời rút ngắn đường khuếch tán ra môi trường xung quanh.

Dexamethasone được đưa vào ngay trong quá trình tạo vật liệu. Khi ngâm mẫu trong dịch ngoại bạch huyết nhân tạo có thể tích tương đương ốc tai chuột lang, nồng độ thuốc tăng nhanh trong vài giờ đầu rồi duy trì khoảng 90–118 ng/mL trong giai đoạn từ khoảng 3 đến 30 giờ. Cơ chế chính là khuếch tán thụ động, không cần bơm, ống dẫn hay nguồn điện riêng.

Khoảng thời gian này phù hợp với mục tiêu của thiết kế: đưa thuốc tới nơi phản ứng viêm cấp tính bắt đầu ngay sau phẫu thuật, thay vì phải dùng thuốc toàn thân rồi chờ một phần nhỏ vượt qua các hàng rào sinh học để tới tai trong.

Chuột lang nghe tốt hơn sau một và bốn tuần

Để kiểm tra hiệu quả, nhóm cấy các thanh parylene vào ốc tai chuột lang qua cửa sổ tròn và đo ngưỡng đáp ứng thân não thính giác, hay ABR, trước phẫu thuật rồi lặp lại sau một và bốn tuần. Họ so sánh prototype có dexamethasone (Dex/PEP) với prototype cùng vật liệu nhưng không mang thuốc.

Sau một tuần, nhóm Dex/PEP có ngưỡng ABR thấp hơn ở tất cả kích thích được thử. Với tín hiệu click, ngưỡng trung bình là 39,0 dB SPL so với 54,2 dB SPL ở nhóm không thuốc. Tại 16 kHz, chênh lệch là 31,9 so với 52,9 dB SPL; tại 32 kHz là 51,3 so với 68,8 dB SPL. Ngưỡng càng thấp nghĩa là hệ thính giác phản ứng được với âm thanh yếu hơn.

Đến tuần thứ tư, lợi thế vẫn còn ở hai tần số thử nghiệm cao. Tại 16 kHz, nhóm có thuốc ghi nhận ngưỡng 27,1 dB SPL, so với 43,1 dB SPL ở nhóm không thuốc. Tại 32 kHz, hai con số lần lượt là 48,8 và 63,5 dB SPL.

Quan sát mô học cho thấy cùng một hướng kết quả. Implant không thuốc đi kèm nhiều tế bào viêm và mô xơ hơn quanh vùng cấy, trong khi các biểu hiện này giảm ở nhóm Dex/PEP. Mức TNF-α — một marker liên quan phản ứng viêm — tại màng cửa sổ tròn cũng thấp hơn rõ rệt ở nhóm có dexamethasone. Tuy nhiên, sự giảm TNF-α quanh các neuron hạch xoắn chỉ nhẹ và không đạt ý nghĩa thống kê.

Không phải cứ nhả thuốc là đã thành điện cực tốt hơn

Kết quả trên cho thấy nền parylene xốp có thể mang và giải phóng steroid tại chỗ, nhưng chưa chứng minh một cochlear implant hoàn chỉnh hoạt động tốt hơn ở người.

Thứ nhất, thử nghiệm mới được thực hiện trên chuột lang và theo dõi bốn tuần. Khoảng thời gian đó đủ để quan sát phản ứng viêm cấp và sớm, nhưng chưa trả lời được độ bền cơ học, phản ứng dị vật mạn tính hay hiệu quả phân phối thuốc sau nhiều tháng hoặc nhiều năm.

Thứ hai, đường phẫu thuật trong nghiên cứu không giống hoàn toàn kỹ thuật lâm sàng thông thường. Nhóm đưa prototype xuyên qua màng nhĩ rồi tới cửa sổ tròn để phù hợp với mô hình động vật. Chính các tác giả thừa nhận cách này tạo ra một nguy cơ nhiễm trùng về lý thuyết và các nghiên cứu tiếp theo nên dùng đường tiếp cận sau tai tiêu chuẩn hơn.

Quan trọng nhất, prototype hiện chưa chứa một dãy tiếp điểm kích thích điện hoàn chỉnh. Paper mô tả parylene scaffold như một nền tảng dự định tích hợp với các conductive electrode arrays đã có. Nói cách khác, phần “nhả thuốc” đã được kiểm tra; phần “vừa nhả thuốc vừa làm đúng công việc của một cochlear implant thương mại” vẫn còn phải được chế tạo và chứng minh.

Ý tưởng lớn hơn là biến implant thành thiết bị trị liệu tại chỗ

Cochlear implant có một lợi thế mà nhiều thiết bị thần kinh khác không có: phẫu thuật đã đưa một cấu trúc vật lý tới rất gần mô đích. Điều đó biến electrode carrier thành một vị trí tự nhiên để phân phối thuốc, thay vì chỉ xem nó như giá đỡ cho dây và tiếp điểm điện.

Parylene xốp có thể hữu ích ở điểm này vì nó vừa tạo không gian chứa hoạt chất, vừa không phụ thuộc vào polymer phân hủy để giải phóng thuốc. Các tác giả còn đề xuất về sau có thể phát triển hệ giải phóng nhiều giai đoạn: một liều nhanh trong thời gian viêm cấp rồi một liều chậm hơn để kiểm soát phản ứng mạn tính.

Nhưng bước tiếp theo rõ ràng hơn cả vẫn là tích hợp scaffold với một dãy điện cực dẫn điện thực sự, kiểm tra xem việc thêm cấu trúc xốp có ảnh hưởng đến thao tác cấy, trở kháng, độ bền hay vị trí điện cực hay không, sau đó mở rộng sang mô hình động vật lớn và thử nghiệm lâm sàng. Chỉ khi đó thiết kế này mới có thể được đánh giá như một cochlear implant “hai nhiệm vụ”: vừa truyền thông tin thần kinh, vừa bảo vệ môi trường sinh học xung quanh nó.

Nguồn: Advanced Healthcare Materials — A Novel Drug-Loaded Porous Parylene Electrode for Targeted Anti-Inflammatory Therapy and Hearing Preservation in Cochlear Implantation; PubMed; National Taiwan University / Medical Xpress; Systematic review of eluting electrodes in cochlear implantation.