Thiết bị phát hiện mầm bệnh thế hệ mới

Các bệnh nhiễm khuẩn gây ra bởi các chủng vi sinh vật kháng thuốc đang gây nên hàng trăm ngàn ca tử vong trên toàn thế giới mỗi năm và con số này vẫn đang tiếp tục tăng. Theo một báo cáo của Liên hợp quốc, đến năm 2050, số ca tử vong do vi sinh vật kháng thuốc gây ra có thể sẽ đạt tới con số 10 triệu mỗi năm. Cho đến nay, các nhà khoa học toàn cầu đang nỗ lực tìm cách phát triển được các phương pháp tốt hơn trong phát hiện, hiểu rõ và điều trị những bệnh lý này. Trong đó, việc phát hiện nhanh và chính xác mầm bệnh thì quá trình chuẩn bị và tinh chế mẫu bệnh phẩm là cực kỳ quan trọng và cần thiết.

Các nhà nghiên cứu Viện Công nghệ Rochester (Hoa Kỳ) đã phát triển được một loại thiết bị lab-on-chip (loại phòng thí nghiệm siêu nhỏ được tích hợp trên một con chip) thế hệ mới sử dụng các hạt nano từ tính để phân lập các hạt nhỏ vi khuẩn gây bệnh. Sử dụng công nghệ mới này sẽ giúp cải thiện cách thức các nhà lâm sàng phân lập các dòng vi khuẩn gây bệnh đã đề kháng với thuốc và các loại vi sinh vật khó phát hiện khác như virus Ebola và Coronavirus.

Các vi hạt từ tính (màu nâu) giúp thiết bị lab-on-chip thế hệ mới có thể phân lập vi khuẩn tốt hơn.

Các nhà khoa học tiến hành thử nghiệm để tìm cách có thể phát hiện được các loại vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là ở trong các chất dịch của cơ thể. Một vấn đề chính đối với quá trình phát hiện này là làm sao phân lập được các tác nhân gây bệnh với nồng độ càng cao càng tốt. Loại thiết bị này là một môi trường phòng thí nghiệm phức tạp có thể được sử dụng trong thực địa bệnh viện hoặc các phòng khám và có thể lấy mẫu và phân tích mẫu nhanh hơn nhiều so với các loại màng lọc thương mại hiện có mặt trên thị trường.

Thiết bị này có các kênh rộng và nông có thể bẫy các phân tử vi khuẩn nhỏ bị hút vào các vi hạt từ tính. Sự kết hợp giữa các kênh sâu hơn trên một thiết bị kích cỡ nano, tốc độ dòng chất dịch được tăng lên ở những nơi vi khuẩn bị giữ lại và sự có mặt của các hạt từ tính dọc theo các kênh thiết bị làm tăng cường hiệu quả quá trình bắt giữ/phân lập mẫu vi khuẩn. Các nhà nghiên cứu có khả năng phân lập thành công vi khuẩn từ nhiều loại chất dịch khác nhau bằng một loại thiết bị lọc có cốt lọc cấu tạo bằng vi hạt. Hệ thống lọc này bẫy các tiểu phân lại trong những khoảng trống nhỏ của thiết bị và do đó sẽ thu được lượng vi khuẩn với nồng độ cao hơn để phân tích. Một ưu điểm nữa của loại thiết bị nhỏ như thế này cho phép phân tích cùng một lúc được nhiều mẫu.

Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học mang loại thiết bị cầm tay này đến một hồ nước bị nhiễm vi khuẩn E. coli, lấy vài mililit mẫu nước và cho chảy qua thiết bị để vi khuẩn bị bẫy lại và cô đặc dần. Các vi khuẩn này có thể nhanh chóng được phát hiện trong thiết bị hoặc được cho vào một số hóa chất để phân tích. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng phối hợp với các chuyên gia về điện di trong quá trình phát triển thiết bị. Sự phối hợp này giúp làm tăng khả năng phát hiện các tác nhân gây bệnh, đặc biệt là trong phân lập và cô đặc các loại vi khuẩn và vi tảo.

Thiết bị này không chỉ để phân lập và phát hiện vi khuẩn trong nước và huyết tương người mà còn có thể thực hiện phân tích được các mẫu máu toàn phần để hiểu rõ và phát hiện các bệnh lý như nhiễm trùng máu. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu cũng có ý tưởng là sẽ sử dụng một cặp thiết bị có hệ thống sàng lọc kích cỡ nano để thực hiện quá trình phân lập theo trình tự liên tục.

Trần Thái Sơn

((Theo ScienceDaily))