Một chiếc đèn LED linh hoạt có thể được đặt trên tim, não, mạch máu để chuẩn đoán, thậm chí để điều trị các căn bệnh khác nhau? Một nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng, những khả năng nói trên có thể sẽ sớm trở thành hiện thực. >>> Australia: Thuốc mới giúp tế bào ung thư phát sáng >>> Phương pháp khiến t...
Một chiếc đèn LED linh hoạt có thể được đặt trên tim, não, mạch máu để chuẩn đoán, thậm chí để điều trị các căn bệnh khác nhau? Một nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng, những khả năng nói trên có thể sẽ sớm trở thành hiện thực.
Giáo sư Keon Jae Lee đến từ Bộ Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật (KAIST) và các chuyên gia khoa học khác đến từ Hàn Quốc đã phát triển một phương pháp mới trong việc phát hiện ung thư. Đó là sử dụng chiếc đèn LED gallium nitride (GaN) tương hợp sinh học, linh hoạt, có khả năng phát hiện ung thư tuyến tiền liệt.
Thêm sự lựa chọn mới cho những bệnh nhân mắc bệnh ung thư. (Nguồn: sciencedaily.com)
Đèn LED GaN, thiết bị phát ra ánh sáng với một hiệu suất cao, đã được thương mại hóa trong những chiếc TV màn hình LED và trong ngành công nghiệp chiếu sáng.
Cho đến nay, thật khó để sử dụng vật liệu bán dẫn này để chế tạo các hệ thống điện tử linh hoạt bởi tính dễ gãy và độ giòn của nó. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc phát triển một chiếc đèn LED GaN linh hoạt với hiệu quả cao. Do vậy, nghiên cứu này có khả năng ứng dụng vào việc phát hiện ung thư bằng cách sử dụng một cảm biến sinh học với đèn LED linh hoạt.
Cảm biến sinh học sử dụng đèn LED GaN linh hoạt này sử dụng một giao thức, một phác đồ tương tự để chuyển giao các màng, các lớp phủ đèn LED GaN mỏng vào trong một chất nền linh hoạt, được theo dõi, giám sát bởi một quá trình đóng gói tương hợp sinh học. Nhìn chung, tiềm năng tổng thể của hệ thống để sử dụng trong các ứng dụng cấy ghép y sinh học đã được chứng minh một cách rõ ràng và đầy thuyết phục.
Giáo sư John Roger đến từ Bộ Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật, UIUC cho biết: "Những chiếc đèn LED tích hợp sinh học đại diện cho một công nghệ mới đầy thú vị, hứa hẹn tiềm năng rất lớn để nhằm mục đích giải quyết các thách thức và những mối đe dọa đối với sức khỏe con người. Nghiên cứu này góp phần rất lớn trong lĩnh vực bảo vệ sức khỏe con người, giúp những người mắc bệnh ung thư có thêm lựa chọn hiệu quả để điều trị".
Nghiên cứu này đã được đăng tải trên Tạp chí Khoa học hôm 30/9 vừa qua.
Một chiếc đèn LED nhỏ, mềm dẻo và có thể tương hợp với cơ thể đang mở ra hướng tiếp cận mới trong phát hiện, thậm chí điều trị, nhiều căn bệnh. Ý tưởng này đặc biệt gây chú ý vì thiết bị có thể được đặt trên tim, não hoặc mạch máu, thay vì chỉ hoạt động bên ngoài cơ thể. Nghiên cứu mới từ Hàn Quốc cho thấy viễn cảnh dùng ánh sáng để nhận diện ung thư có thể tiến gần hơn đến thực tế, dù công nghệ vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
Nhóm chuyên gia do Giáo sư Keon Jae Lee thuộc Bộ Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật của KAIST dẫn dắt đã phát triển một loại đèn LED gallium nitride, thường gọi tắt là GaN. Thiết bị này vừa linh hoạt, vừa tương hợp sinh học, đồng thời có khả năng hỗ trợ phát hiện ung thư tuyến tiền liệt thông qua một cảm biến sinh học chuyên dụng. Kết quả đem lại thêm một lựa chọn công nghệ cho lĩnh vực chẩn đoán ung thư, nơi các phương pháp chính xác, ít xâm lấn luôn được quan tâm.
Đèn LED GaN vốn không xa lạ với đời sống, bởi vật liệu này đã được thương mại hóa trong các TV màn hình LED và ngành công nghiệp chiếu sáng. Ưu điểm nổi bật của GaN nằm ở khả năng phát ra ánh sáng với hiệu suất cao, giúp thiết bị đạt hiệu quả chiếu sáng đáng kể trong kích thước tương đối nhỏ. Tuy nhiên, việc đưa vật liệu bán dẫn này vào những hệ thống điện tử mềm dẻo từng gặp trở ngại lớn vì GaN dễ gãy và có độ giòn cao.
Nhóm nghiên cứu đã giải quyết phần nào trở ngại ấy bằng cách phát triển một đèn LED GaN linh hoạt nhưng vẫn duy trì hiệu quả hoạt động cao. Thành quả này tạo nền tảng để kết hợp đèn LED với cảm biến sinh học, từ đó hướng tới các thiết bị có thể tương tác trực tiếp với mô hoặc dịch sinh học. Khi công nghệ được hoàn thiện, đèn LED linh hoạt có thể đảm nhiệm vai trò phát hiện tín hiệu liên quan đến ung thư trong những vị trí mà thiết bị cứng khó tiếp cận.
Cảm biến sinh học trong nghiên cứu sử dụng một quy trình tương tự phương pháp chuyển giao màng, nhằm đưa các lớp phủ hoặc màng LED GaN mỏng lên một chất nền linh hoạt. Toàn bộ cấu trúc sau đó được theo dõi và bảo vệ bằng một quy trình đóng gói tương hợp sinh học, giúp thiết bị phù hợp hơn với những ứng dụng liên quan cơ thể. Cách chế tạo này cho thấy nhóm nghiên cứu không chỉ tập trung vào khả năng phát sáng, mà còn chú ý đến tính mềm dẻo và sự tương thích khi triển khai trong y sinh học.
Tiềm năng của hệ thống được thể hiện rõ nhất ở khả năng hướng tới các ứng dụng cấy ghép y sinh học trong tương lai. Một thiết bị mỏng, linh hoạt, phát sáng hiệu quả có thể tạo thêm không gian cho những cảm biến theo dõi hoặc phát hiện bệnh ngay tại vị trí cần khảo sát. Dù vậy, thông tin nghiên cứu hiện mới chứng minh tiềm năng của nền tảng công nghệ, chưa đồng nghĩa thiết bị đã trở thành phương pháp chẩn đoán phổ biến trong bệnh viện.
Giáo sư John Roger thuộc Bộ Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật của UIUC đánh giá những đèn LED tích hợp sinh học là một công nghệ mới giàu triển vọng. Theo ông, hướng phát triển này có thể góp phần giải quyết các thách thức và mối đe dọa đang đặt ra đối với sức khỏe con người. Nhận định đó cũng nhấn mạnh giá trị của nghiên cứu trong việc mở rộng các lựa chọn công nghệ cho người mắc bệnh ung thư, cả ở phát hiện lẫn điều trị.
Nghiên cứu được đăng tải trên Tạp chí Khoa học vào ngày 30 tháng 9, đánh dấu một bước tiến đáng chú ý trong giao thoa giữa vật liệu bán dẫn, thiết bị linh hoạt và y học. Từ một vật liệu từng bị xem là quá giòn để chế tạo hệ thống mềm dẻo, GaN nay đã được đưa vào cấu trúc có khả năng tương hợp sinh học và phục vụ cảm biến. Con đường từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng lâm sàng vẫn cần thêm nghiên cứu, nhưng chiếc đèn LED linh hoạt đã cho thấy ánh sáng có thể trở thành công cụ mới trong cuộc chiến chống ung thư.
