Các chuyên gia ở ĐH Trung Florida (Mỹ) vừa phát triển phương pháp nhận diện nhanh những mầm bệnh liên quan đến bệnh viêm ruột ẩn náu trong cơ thể bệnh nhân. >>> Microchip cảm biến sinh học mới thúc đẩy phát triển thuốc điều trị Phương pháp phát hiện nhanh các mầm bệnh liên quan đến bệnh viêm ruột. (...
Các chuyên gia ở ĐH Trung Florida (Mỹ) vừa phát triển phương pháp nhận diện nhanh những mầm bệnh liên quan đến bệnh viêm ruột ẩn náu trong cơ thể bệnh nhân.
Phương pháp phát hiện nhanh các mầm bệnh liên quan đến bệnh viêm ruột. (Nguồn: Science Daily)
Kỹ thuật sử dụng các phần tử nano mới còn có thể phát hiện nhiều vi khuẩn khác từng gây thách thức cho các nhà khoa học nhiều thế kỷ qua bởi chúng ẩn nấp sâu trong mô người và có thể tái lập trình các tế bào để lẩn tránh thành công hệ miễn dịch.
Những vi khuẩn này tái xuất sau vài năm và có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ở các bệnh nhân lao. Hiện tại vẫn có nhiều phương pháp kiểm tra để phát hiện những vi khuẩn ấn náu nhưng đòi hỏi rất tốn thời gian mà hiệu quả không cao.
Nhà nghiên cứu Manuel Perez và Saleh Naser cùng các đồng nghiệp sử dụng các phần tử nano được phủ bằng các dấu chỉ ADN đặc trưng cho những mầm bệnh lẩn trốn, nên có thể phát hiện mầm bệnh với hiệu quả cao trong thời gian ngắn.
Khi các cảm biến nano này kết dính vào ADN của mầm bệnh, tín hiệu cộng hưởng từ được phát hiện, tín hiệu này được các phân tử nước bao quanh phần tử nano này khuếch đại. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể đọc được sự thay đổi về dấu hiệu từ tính trên màn hình máy tính hoặc 1 thiết bị điện tử xách tay như điện thoại thông minh, và xác định xem mẫu này có bị nhiễm mầm bệnh cụ thể hay không.
Các chuyên gia tại Đại học Trung Florida, Mỹ, vừa phát triển một phương pháp nhận diện nhanh những mầm bệnh liên quan đến bệnh viêm ruột đang ẩn náu bên trong cơ thể bệnh nhân. Công nghệ này hướng tới nhóm vi khuẩn đặc biệt khó phát hiện, bởi chúng có khả năng nằm sâu trong mô người mà không dễ bị các phương pháp kiểm tra thông thường nhận ra. Đáng chú ý, những phần tử nano mới còn có tiềm năng phát hiện nhiều loại vi khuẩn từng khiến giới khoa học gặp thách thức suốt nhiều thế kỷ.
Sự nguy hiểm của các mầm bệnh này nằm ở khả năng tái lập trình tế bào, qua đó giúp chúng lẩn tránh thành công sự truy đuổi của hệ miễn dịch trong cơ thể. Sau khi âm thầm tồn tại một thời gian, vi khuẩn có thể tái xuất vài năm sau và gây ra những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho người bệnh. Tình trạng này từng được ghi nhận ở các bệnh nhân lao, khi mầm bệnh ẩn náu rồi bùng phát trở lại vào thời điểm khó dự đoán.
Hiện nay, các bác sĩ và nhà nghiên cứu vẫn có nhiều phương pháp kiểm tra nhằm tìm kiếm những vi khuẩn ẩn náu trong mô người hoặc các mẫu bệnh phẩm. Tuy nhiên, những phương pháp đó thường đòi hỏi nhiều thời gian, trong khi hiệu quả phát hiện chưa cao và có thể không đáp ứng nhu cầu chẩn đoán nhanh. Khoảng trống này thúc đẩy nhóm nghiên cứu tìm cách kết hợp vật liệu nano với các dấu hiệu sinh học đặc trưng của từng mầm bệnh.
Nhà nghiên cứu Manuel Perez, Saleh Naser cùng các đồng nghiệp đã sử dụng những phần tử nano được phủ bằng các dấu chỉ ADN đặc trưng cho những mầm bệnh đang lẩn trốn. Lớp dấu chỉ này hoạt động như một bộ nhận diện phân tử, giúp cảm biến tìm đúng vật liệu di truyền liên quan đến loại vi khuẩn cần kiểm tra. Nhờ thiết kế ấy, hệ thống có thể phát hiện mầm bệnh với hiệu quả cao hơn trong khoảng thời gian ngắn hơn so với nhiều cách tiếp cận truyền thống.
Cơ chế hoạt động bắt đầu khi các cảm biến nano tiếp xúc với mẫu có chứa ADN của mầm bệnh cụ thể cần tìm kiếm. Nếu trình tự phù hợp, cảm biến nano sẽ kết dính vào ADN mục tiêu, tạo ra thay đổi có thể được hệ thống ghi nhận. Sự kết hợp giữa phần tử nano và vật liệu di truyền vì thế trở thành dấu hiệu cho thấy mẫu kiểm tra có khả năng chứa mầm bệnh tương ứng.
Khi cảm biến nano gắn vào ADN của mầm bệnh, một tín hiệu cộng hưởng từ sẽ xuất hiện và được các phân tử nước bao quanh phần tử nano khuếch đại. Hiện tượng khuếch đại này giúp tín hiệu trở nên rõ ràng hơn, hỗ trợ quá trình phát hiện những mầm bệnh vốn ẩn sâu hoặc hiện diện với lượng khó nhận biết. Các nhà nghiên cứu sau đó có thể phân tích sự thay đổi của dấu hiệu từ tính để xác định kết quả kiểm tra.
Kết quả đo được hiển thị trên màn hình máy tính, đồng thời có thể được đọc bằng một thiết bị điện tử xách tay như điện thoại thông minh. Cách truyền tải kết quả này mở ra khả năng thực hiện việc nhận diện mầm bệnh linh hoạt hơn, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào những hệ thống xét nghiệm cồng kềnh. Người kiểm tra có thể biết mẫu bệnh phẩm có bị nhiễm một mầm bệnh cụ thể hay không dựa trên tín hiệu được ghi nhận.
Phương pháp do nhóm nghiên cứu Đại học Trung Florida phát triển vẫn tập trung vào việc nhận diện nhanh các mầm bệnh liên quan đến bệnh viêm ruột và những vi khuẩn khó phát hiện tương tự. Công nghệ phần tử nano phủ dấu chỉ ADN cho thấy hướng tiếp cận mới, kết hợp nhận diện vật liệu di truyền với tín hiệu cộng hưởng từ được khuếch đại. Nếu được tiếp tục hoàn thiện, phương pháp này có thể hỗ trợ các nhà khoa học xử lý hiệu quả hơn những mầm bệnh âm thầm tồn tại trong cơ thể người.
