Xét nghiệm "nano vàng" giá rẻ, phát hiện bệnh chết người qua một giọt máu

Các nhà khoa học Đại học bang Arizona (ASU, Mỹ) vừa giới thiệu NasRED - kỹ thuật xét nghiệm chỉ cần một giọt máu, giá 2 USD, có thể phát hiện các bệnh nguy hiểm như COVID-19, Ebola, HIV hay Lyme trong vòng 15 phút với độ nhạy vượt trội.

Công nghệ này sử dụng các hạt nano vàng siêu nhỏ để nhận diện dấu ấn vi mô của mầm bệnh. Độ nhạy đạt mức có thể phát hiện bệnh chỉ từ vài trăm phân tử trong một lượng dịch thể cực nhỏ, thấp hơn gần 100.000 lần so với ngưỡng phát hiện của các xét nghiệm phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.

Thiết bị NasRED (Phát hiện Điện tử Nhanh có Hỗ trợ Hạt nano) nhỏ gọn, dễ sử dụng, không cần trang thiết bị đắt tiền hay nhân lực được đào tạo chuyên sâu. Với chi phí thấp và độ chính xác tương đương xét nghiệm trong phòng thí nghiệm, NasRED hứa hẹn trở thành công cụ thay đổi cục diện trong y tế công cộng, đặc biệt tại các vùng xa xôi hay quốc gia thu nhập thấp.

Ông Chao Wang, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi kết hợp tốc độ và sự tiện lợi của xét nghiệm nhanh kháng nguyên với độ nhạy thậm chí còn vượt trội hơn cả xét nghiệm trong phòng thí nghiệm. Đây là điều rất khó đạt được”.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí ACS Nano.

Tiềm năng kiểm soát dịch bệnh

Các bệnh truyền nhiễm gây ra hơn 10 triệu ca tử vong mỗi năm, là nguyên nhân hàng đầu tại nhiều quốc gia nghèo. Nhiều ca tử vong do chẩn đoán chậm hoặc sai lầm, vốn có thể ngăn ngừa nếu phát hiện sớm.
Một xét nghiệm nhanh, rẻ và di động như NasRED có thể giúp nhân viên y tế tuyến đầu phát hiện bệnh kịp thời, ngăn chặn dịch bệnh bùng phát. Ví dụ, xét nghiệm thường xuyên có thể phát hiện sớm HIV hay viêm gan C ở nhóm nguy cơ cao trước khi bệnh tiến triển sang giai đoạn biến chứng nặng.

Cơ chế hoạt động

Hạt nano vàng được phủ bằng các phân tử đặc hiệu, có thể là kháng thể hoặc kháng nguyên. Khi tiếp xúc với mẫu dịch cơ thể (máu, nước bọt hay dịch mũi), các hạt nano sẽ gắn với protein của mầm bệnh. Nếu có bệnh, hạt nano sẽ lắng xuống đáy ống nghiệm. Thiết bị NasRED chiếu ánh sáng LED qua dung dịch và đo mức độ trong suốt, từ đó xác định sự hiện diện của bệnh.

Vượt xa tiêu chuẩn hiện nay

Theo nhóm nghiên cứu, NasRED nhạy hơn kỹ thuật ELISA khoảng 3.000 lần, cần lượng mẫu ít hơn 16 lần và cho kết quả nhanh gấp 30 lần. Công nghệ này cũng đã được chứng minh hiệu quả trong phát hiện virus Ebola, vi khuẩn E. coli sinh độc tố Shiga, dấu ấn sinh học ung thư, protein liên quan Alzheimer và dịch tả lợn châu Phi.
NasRED hiện cần thiết bị bàn để trộn và quay mẫu, nhưng các nhà khoa học đang phát triển phiên bản thu nhỏ và tự động hóa, có thể trở thành bộ xét nghiệm tại nhà giống xét nghiệm COVID-19 nhanh, song nhạy hơn nhiều và có ứng dụng rộng hơn.

Ông Wang khẳng định: “Điểm mạnh của cảm biến là tính linh hoạt. Chúng tôi có thể dễ dàng thay đổi protein mục tiêu để thích ứng với nhiều bệnh khác nhau”.

Với độ nhạy cao, chi phí thấp và khả năng triển khai linh hoạt, NasRED được kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên mới trong chẩn đoán y học, không chỉ cho bệnh truyền nhiễm mà còn cả ung thư, bệnh mạn tính và giám sát sức khỏe cộng đồng./.