Các kỹ sư Y sinh học đến từ trường Đại học California, Davis, Hoa Kỳ ngày 26/5 tuyên bố đã phát triển một loại vi mạch lỏng mới giúp phát hiện các dạng bệnh lao tiềm ẩn. Con chip này là một thiết bị xét nghiệm lao hiệu quả hơn, cho kết quả nhanh hơn và rẻ hơn rất nhiều so với bất kỳ thiết bị nào hiệ...
Các kỹ sư Y sinh học đến từ trường Đại học California, Davis, Hoa Kỳ ngày 26/5 tuyên bố đã phát triển một loại vi mạch lỏng mới giúp phát hiện các dạng bệnh lao tiềm ẩn.
Con chip này là một thiết bị xét nghiệm lao hiệu quả hơn, cho kết quả nhanh hơn và rẻ hơn rất nhiều so với bất kỳ thiết bị nào hiện đang được sử dụng.
Ông Ying Liu, một chuyên gia nghiên cứu làm việc với giáo sư Alexanda Revzin tại khoa Kỹ thuật Y sinh (Davis) cho biết vật dụng xét nghiệm này của họ rất rẻ, có thể tái sử dụng nhiều lần khác nhau và cung cấp kết quả chính xác trong thời gian thực.
Các xét nghiệm chẩn đoán lao hiện tại chủ yếu dựa vào liệu pháp interferon-gammma (gamma protein do tế bào trong cơ thể sản sinh khi bị vi rút tấn công, nhằm ngăn vi rút phát triển). Các xét nghiệm chẩn đoán thương mại trên thường yêu cầu phải gửi mẫu tới phòng thí nghiệm, và có thể chỉ được sử dụng chỉ một lần.
Liu và Revzin đã sử dụng một cách tiếp cận mới bằng cách phủ một lớp giấy vàng với các mẫu ngắn của một mảng DNA chuỗi đơn, được gắn riêng vào các interferon-gamma. Sau đó gắn miếng giấy vào trong một con chip có những rãnh nhỏ chứa các mẫu máu. Nếu gamma interferon hiển thị trong mẫu máu gắn với DNA, tạo ra một tín hiệu điện tử, lúc này các bác sĩ sẽ xác nhận chúng.
Nếu thấy tỉ lệ gamma interferon cao, có thể chẩn đoán bệnh nhân đó đã nhiễm lao tiềm ẩn.
Các nhà khoa học đã lên kế hoạch cải tiến hệ thống để cho cảm biến vi mạch lỏng và chức năng đọc chỉ số điện có thể được tích hợp trong một chip đơn.
Ứng dụng xét nghiệm lao tiềm ẩn này đã được cấp bằng sáng chế công nghệ và các nhà khoa học hy vọng nó sẽ sớm ra mắt thị trường khi được Hội đồng sáng lập quốc gia đồng ý.
Theo các trung tâm Phòng và kiểm soát dịch bệnh Hoa kỳ, khoảng 1/3 dân số thế giới hiện bị nhiễm các vi khuẩn gây bệnh lao, căn bệnh ước tính đã cướp đi sinh mạng của ít nhất là 1,5 triệu người trên toàn thế giới mỗi năm.
Các kỹ sư y sinh học tại Đại học California, Davis, Hoa Kỳ, ngày 26/5 công bố một loại vi mạch lỏng mới, hướng tới việc phát hiện những dạng bệnh lao tiềm ẩn nhanh chóng và thuận tiện hơn. Thiết bị này được giới thiệu như một phương án xét nghiệm hiệu quả hơn, cho kết quả nhanh hơn, đồng thời có chi phí thấp hơn rất nhiều so với các thiết bị đang được sử dụng. Điểm đáng chú ý nằm ở khả năng tái sử dụng nhiều lần, trong khi vẫn cung cấp kết quả chính xác theo thời gian thực, giúp giảm đáng kể gánh nặng xét nghiệm.
Ông Ying Liu, chuyên gia nghiên cứu làm việc cùng giáo sư Alexanda Revzin tại khoa Kỹ thuật Y sinh của Davis, cho biết thiết bị được thiết kế với chi phí rất thấp. Theo nhóm nghiên cứu, giá thành thấp đặc biệt quan trọng tại những nơi nguồn lực y tế hạn chế, nơi các phương pháp xét nghiệm hiện đại thường khó triển khai rộng rãi. Thiết kế có thể sử dụng lại nhiều lần cũng mở ra khả năng phục vụ nhiều mẫu bệnh phẩm, thay vì nhanh chóng trở thành chất thải sau một lần kiểm tra.
Các xét nghiệm chẩn đoán lao hiện nay chủ yếu dựa trên interferon-gamma, một loại protein do tế bào trong cơ thể sản sinh khi bị virus tấn công nhằm ngăn virus phát triển. Những xét nghiệm thương mại phổ biến thường yêu cầu mẫu bệnh phẩm được chuyển đến phòng thí nghiệm, đồng thời nhiều thiết bị chỉ phục vụ một lần rồi phải loại bỏ. Liu và Revzin lựa chọn cách tiếp cận khác, bắt đầu bằng việc phủ một lớp giấy vàng bằng những mẫu ngắn thuộc một mảng DNA chuỗi đơn.
Các mẫu DNA này được gắn riêng với interferon-gamma, tạo nền tảng nhận diện phân tử cần thiết để thiết bị phát hiện dấu hiệu liên quan đến nhiễm lao. Sau đó, miếng giấy vàng được đặt bên trong một con chip có các rãnh nhỏ, nơi những mẫu máu được đưa vào để tiến hành quá trình kiểm tra. Cấu trúc rãnh nhỏ giúp mẫu máu tiếp xúc với vùng cảm biến, còn lớp DNA đảm nhiệm việc nhận biết interferon-gamma nếu protein này xuất hiện trong mẫu.
Khi interferon-gamma hiện diện trong máu gắn với DNA, sự tương tác ấy tạo ra tín hiệu điện tử, cung cấp dữ liệu để bác sĩ tiếp tục đánh giá. Nhân viên y tế có thể xác nhận tín hiệu thu được, thay vì chỉ chờ đợi một kết quả gửi về từ phòng thí nghiệm cách xa nơi lấy mẫu. Nếu nồng độ interferon-gamma được ghi nhận ở mức cao, bác sĩ có thể chẩn đoán bệnh nhân đã nhiễm lao tiềm ẩn.
Lao tiềm ẩn không được mô tả bằng triệu chứng cụ thể trong bài, nhưng việc phát hiện trạng thái này vẫn có ý nghĩa quan trọng đối với kiểm soát dịch bệnh. Nhờ khả năng cho kết quả nhanh, rẻ và tại chỗ hơn, vi mạch mới được kỳ vọng hỗ trợ quá trình sàng lọc những người có nguy cơ nhiễm vi khuẩn lao. Nhóm nghiên cứu chưa dừng lại ở nguyên mẫu hiện tại, bởi các nhà khoa học đang lên kế hoạch tiếp tục cải tiến cấu trúc và chức năng của toàn bộ hệ thống.
Mục tiêu tiếp theo là tích hợp cảm biến vi mạch lỏng cùng chức năng đọc chỉ số điện vào một chip đơn, giúp thiết bị gọn hơn và dễ sử dụng hơn. Việc gom các bộ phận vào cùng một chip có thể đơn giản hóa quy trình xét nghiệm, dù bài gốc không đưa ra thời điểm hoàn tất cụ thể cho cải tiến này. Ứng dụng xét nghiệm lao tiềm ẩn đã được cấp bằng sáng chế công nghệ, cho thấy nhóm nghiên cứu đã bảo vệ giải pháp trước khi hướng tới giai đoạn thương mại hóa.
Các nhà khoa học hy vọng thiết bị sớm xuất hiện trên thị trường, nhưng điều đó còn phụ thuộc vào việc công nghệ được Hội đồng sáng lập quốc gia chấp thuận. Bối cảnh y tế toàn cầu khiến hướng nghiên cứu này nhận được sự quan tâm, bởi các trung tâm Phòng và kiểm soát dịch bệnh Hoa Kỳ ước tính khoảng một phần ba dân số thế giới đang nhiễm vi khuẩn lao. Theo số liệu được bài gốc dẫn lại, bệnh lao ước tính đã cướp đi sinh mạng của ít nhất 1,5 triệu người trên toàn thế giới mỗi năm, nhấn mạnh nhu cầu chẩn đoán sớm, nhanh và tiết kiệm.
