Thiết bị phát hiện sớm bệnh Than

Một thiết bị cầm tay mới có thể phát hiện sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh than chỉ trong vòng một giờ, mở ra khả năng nhận diện sớm những mầm bệnh nguy hiểm. Kết quả này được các nhà khoa học thuộc trường Đại học Albany và Đại học Cornell báo cáo, sau quá trình nghiên cứu, thiết kế, thử nghiệm kéo dài bảy năm. Đáng chú ý, thiết bị chỉ cần một mẫu chứa khoảng 40 vi bào tử để nhận biết dấu hiệu liên quan đến vi khuẩn bệnh than, thay vì chờ lượng mẫu lớn hơn. Kích thước nhỏ gọn giúp thiết bị có thể đặt vừa trong ngăn chứa hành lý xách tay của hành khách trên máy bay, thuận tiện cho việc đưa tới nhiều địa điểm. Khả năng cơ động này đặc biệt hữu ích trong những tình huống cần kiểm tra nhanh mẫu nghi nhiễm, khi việc vận chuyển mẫu về phòng thí nghiệm có thể làm chậm quá trình đánh giá. Thay vì chỉ tập trung vào bệnh than, nhóm nghiên cứu còn phát triển thiết bị theo hướng phát hiện nhiều tác nhân gây bệnh khác, trong đó có vi khuẩn Salmonella. Salmonella có thể khiến thực phẩm trở nên độc hại, vì vậy khả năng nhận diện nhanh loại vi khuẩn này có thể hỗ trợ việc kiểm tra những mẫu thực phẩm đáng ngờ. Cấu tạo thiết bị cho phép nó phục hồi, thu thập rồi thanh lọc DNA từ mẫu ban đầu, trước khi chuyển sang bước phân tích vật liệu di truyền. Sau quá trình xử lý, thiết bị thực hiện phản ứng khuếch đại gen, thường được biết đến với tên gọi PCR, để tìm dấu hiệu cho thấy mẫu chứa vi khuẩn bệnh than. PCR có khả năng phóng đại một lượng DNA vô cùng nhỏ, biến tín hiệu vốn khó quan sát thành thông tin đủ rõ để các nhà khoa học nhận diện vật liệu sinh học. Chính đặc điểm này khiến phản ứng PCR trở thành nền tảng quan trọng trong việc phát hiện vật liệu sinh học, kể cả khi mẫu ban đầu chứa rất ít DNA. Trong trường hợp bệnh than, thiết bị không cần chờ mầm bệnh phát triển thành số lượng lớn, bởi quy trình khuếch đại gen đã hỗ trợ việc phát hiện từ lượng vật liệu nhỏ. Bệnh than là mối nguy cần được nhận diện sớm, nên một công cụ có thể đưa ra kết quả trong khoảng một giờ mang lại giá trị đáng kể cho công tác kiểm tra. Tốc độ xử lý cũng giúp rút ngắn thời gian phản ứng trước những mẫu nghi ngờ, dù thiết bị vẫn được sử dụng trong phạm vi những khả năng mà nhóm nghiên cứu công bố. Bên cạnh ứng dụng trong phát hiện vi khuẩn, nền tảng xử lý DNA của thiết bị còn mở rộng sang lĩnh vực pháp y, nơi vật liệu di truyền thường giữ vai trò bằng chứng. Các nhà điều tra có thể sử dụng thiết bị để phân tích mẫu thu thập tại hiện trường, từ đó nhanh chóng tìm kiếm một số thông tin phục vụ điều tra tội phạm. Nếu cần xác định giới tính của kẻ tình nghi, thiết bị có thể hỗ trợ việc phân tích DNA từ mẫu phù hợp, giúp quá trình sàng lọc diễn ra nhanh hơn. Thiết bị cũng có thể giúp các thám tử xác định màu mắt của kẻ tình nghi, cung cấp thêm một đặc điểm nhận dạng bên cạnh những dữ liệu điều tra khác. Những ứng dụng này không biến thiết bị thành công cụ kết luận toàn bộ vụ án, nhưng cho thấy phân tích DNA di động có thể hỗ trợ điều tra tại hiện trường. Từ bệnh truyền nhiễm đến pháp y, cùng một hệ thống xử lý mẫu và khuếch đại gen đang được hướng tới nhiều nhu cầu nhận diện khác nhau. Bảy năm nghiên cứu cho thấy việc thu nhỏ một quy trình vốn thường gắn với phòng thí nghiệm thành thiết bị cầm tay đòi hỏi thời gian và công sức đáng kể. Thiết bị phải xử lý liên tiếp nhiều công đoạn, gồm thu hồi DNA, thu thập vật liệu, thanh lọc mẫu rồi thực hiện PCR để đưa ra dấu hiệu nhận diện. Việc tích hợp các bước này trong một dụng cụ đủ nhỏ để mang theo tạo ra điểm khác biệt quan trọng so với những quy trình xét nghiệm cần nhiều thiết bị riêng biệt. Trong tương lai, thiết bị cầm tay phát hiện bệnh than có thể trở thành công cụ hữu ích cho kiểm tra nhanh, đồng thời mở rộng vai trò trong phát hiện Salmonella và điều tra pháp y.