Phát hiện nhanh chóng mức độ bệnh tật bằng biochip tăng cường công nghệ nano

Sự khó khăn trong việc phát hiện nhanh một lượng đáng kể bệnh lưu chuyển trong máu đã cho thấy trở ngại lớn trong việc phát hiện và điều trị các bệnh ung thư tiến triển lén lút chỉ với một vài triệu chứng. Tuy nhiên, với một thiết bị sinh học điện hóa mới, có khả năng xác định được các dấu hiệu nhỏ nhất mà các dấu ấn sinh học này phát ra đã giúp các nhà phát minh Viện Công nghệ New Jersey (NJIT) có hy vọng trong việc thu hẹp khoảng cách này.

Tiến sỹ Bharath Babu Nunna đã nghiên cứu phát triển thành công một biochip tăng cường công nghệ nano có thể phát hiện sớm ung thư, sốt rét và các bệnh do virus như viêm phổi trong quá trình tiến triển bằng xét nghiệm máu pinprick (kim chích máu).

Nghiên cứu của họ trong việc phát hiện bệnh là một minh họa về sức mạnh của cảm biến điện và vai trò ngày càng tăng của các kỹ sư trong nghiên cứu y học. Tiến sỹ Bharath Babu Nunna, NJIT, cho biết: “Lý tưởng nhất là sẽ tạo có một xét nghiệm đơn giản, rẻ tiền - dùng để khám cho bệnh nhân đi khám thường xuyên trong trường hợp không có triệu chứng cụ thể - để sàng lọc một số bệnh ung thư thầm lặng, nguy hiểm hơn”. Tiến sỹ Bharath Babu Nunna đã phối hợp với Eon Soo Lee, trợ lý giáo sư về kỹ thuật cơ khí nhằm phát triển thành công một biochip tăng cường công nghệ nano có thể phát hiện sớm ung thư, sốt rét và các bệnh do virus như viêm phổi trong quá trình tiến triển bằng xét nghiệm máu pinprick (kim chích máu). Thiết bị này của họ bao gồm một kênh microfluidic qua đó một lượng máu nhỏ chảy qua một nền tảng công nghệ cảm biến được bọc phủ bằng các tác nhân sinh học liên kết với các dấu ấn sinh học của bệnh trong chất lỏng cơ thể như máu, nước mắt và nước tiểu, từ đó kích hoạt một ống nano điện báo hiệu sự hiện diện của chúng. Trong nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Nano Covergence, Nunna và các đồng tác giả đã chứng minh việc sử dụng hạt nano vàng để tăng cường phản ứng tín hiệu cảm biến của thiết bị trong phát hiện ung thư và trong số những phát hiện khác.

Một trong những cải tiến cốt lõi của thiết bị là khả năng tách huyết tương khỏi máu toàn phần trong các kênh vi lỏng của nó. Huyết tương mang các dấu ấn sinh học của bệnh và do đó cần phải tách nó ra để tăng cường “tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu” để kết quả xét nghiệm có độ chính xác cao. Thiết bị độc lập này có thể phân tích mẫu máu trong vòng hai phút mà không cần thiết bị bên ngoài. Cũng trong một bài báo gần đây trên tạp chí BioNanoScience, Nunna, Lee và các đồng tác giả của họ đã trình bày chi tiết những phát hiện của họ về sự thay đổi độ nhạy dựa trên dòng chảy vi lỏng. Nunna hiện là nghiên cứu sinh bậc sau tiến sĩ tại Trường Y Harvard. Ông đang cùng với Su Ryon Shin, giảng viên khoa y học phát triển các cơ quan in 3-D-biopids tiến hành nghiên cứu mở rộng chuyên môn về các nền tảng vi lỏng, sử dụng chúng trong các nghiên cứu tạo ra các cơ quan - các cơ quan nhân tạo trên vi mạch bao gồm các tế bào nuôi cấy trong hydrogel để thử nghiệm y tế.

Bằng cách đo nồng độ bioarker được tiết ra từ các cơ quan in sinh học 3-D đã được chích thuốc, nhóm nghiên cứu có thể nghiên cứu tác dụng của thuốc trên một số cơ quan mà không gây hại cho bệnh nhân còn sống. Tạo ra các cơ quan nhân tạo cho phép họ thử nghiệm tự do. Theo ông, công việc nghiên cứu này tại Harvard có thể được áp dụng trong y học tái sinh. Mục tiêu là phát triển các cơ quan 3-D-bioprinted đầy đủ chức năng và các mô 3-D có liên quan về mặt lâm sàng để giải quyết vấn đề thiếu hụt của người hiến trong ghép tạng. Nunna nói rằng nghiên cứu của ông tại Trường Y Harvard sẽ mở rộng kiến thức về vi lỏng lập trình và kỹ thuật cảm biến điện hóa chính xác, từ đó sẽ giúp ông phát triển công nghệ biochip của mình. Mục tiêu là có được một xét nghiệm đơn giản, tiêu chuẩn để chẩn đoán ung thư nhằm tránh các bước chẩn đoán phức tạp, thông thường. Theo thiết kế hiện tại, thiết bị sẽ cung cấp cả kết quả định tính và định lượng của kháng nguyên ung thư trong các mẫu máu, cung cấp thông tin về sự hiện diện và mức độ nghiêm trọng của ung thư. Bước tiếp theo của họ sẽ là mở rộng nền tảng để phát hiện nhiều căn bệnh bằng cách sử dụng một mẫu máu duy nhất thu được bằng một mũi chích.

“Mặc dù công nghệ chăm sóc sức khỏe được coi là một công nghệ phát triển nhanh, nhưng vẫn còn nhiều nhu cầu chưa được đáp ứng cần được giải quyết. Chẩn đoán các bệnh mà có thể gây tử vong ở giai đoạn đầu sẽ là chìa khóa để cứu sống và cải thiện kết quả điều trị bệnh nhân. Hiện nay nhu cầu về công nghệ chăm sóc sức khỏe, bao gồm một nền tảng chẩn đoán phổ quát có thể cung cấp kết quả tức thì tại phòng khám của bác sĩ và các cơ sở chăm sóc khác là rất lớn”, ông nhấn mạnh.

Các thiết bị chẩn đoán hiện tại cần tối thiểu bốn giờ chuẩn bị mẫu thông qua các trung tâm chẩn đoán tập trung thay vì tại cơ sở phòng khám của bác sỹ.

Theo Vista.gov.vn