Các nhà khoa học tại Đại học Stanford đã phát triển thành công một thiết bị phân tích bệnh phẩm giá siêu rẻ, một vi mạch điện tử chỉ 1 xu Mỹ kim (tương đương hơn 200 VND) nó lại có khả năng xét nghiệm nhiều mẫu bệnh phẩm phức tạp, và cho kết quả nhanh trong vòng 20 phút.
Quy trình chẩn đoán bệnh thường đi kèm với các xét nghiệm và phân tích mẫu bệnh phẩm thực hiện trong các phòng thí nghiệm hiện đại tốn tới hàng trăm USD, mức giá ngoài tầm với của những địa phương nghèo tại các nước đang phát triển nơi đến bệnh viện còn là thứ xa xỉ, và đường nhiên bệnh nhân thậm chí vài chục đô đã là cả gia tài.
Với mong muốn tìm kiếm một giải pháp tốt hơn cho những khu vực khó khăn như vậy, các nhà khoa học đã thu nhỏ cả phòng xét nghiệm đồ sộ của bệnh viện vào trong một con chip.
Ông Eric Topol, giám đốc Viện Nghiên cứu Chuyển giao khoa học công nghệ Scripps cho biết “việc tạo ra được cả một phòng thí nghiệm trên một con chip, để cung cấp những xét nghiệm chỉ mất 20 phút và chi phí chưa tới 1 xu là một bước đột phá. Và tôi không hề phóng đại chút nào”,
Trong các bệnh viện thông thường, xét nghiệm chẩn đoán thường yêu cầu phân loại tế bào để tìm ra thủ phạm gây bệnh. Điều này đòi hỏi cả một phòng thí nghiệm với nhiều trang thiết bị cồng kềnh như máy ly tâm, máy lọc với màng và từ tính.
Tiến sĩ Rahim Esfandyarpour giới thiệu chip xét nghiệm
“Chip xét nghiệm” là nỗ lực để đơn giản và giảm thiếu hóa cả quá trình xét nghiệm này. Nó sử dụng chỉ một giọt chất lỏng rất nhỏ, tính ra thì khối lượng chỉ bằng 1 phần triệu của 1 lít nước ngọt có gas. Giọt nước được nhỏ trên chip sẽ đi qua các cảm biến siêu nhạy.
Những cảm biến mang trong mình sức mạnh đáng kinh ngạc, ví dụ như khả năng cô lập và thao tác với từng tế bào thiểu số trong mẫu, sàng lọc các loại thuốc và phát hiện từng protein riêng lẻ.
Để có được sức mạnh ấy, các nhà khoa học tại Stanford với trưởng nhóm là Tiến sĩ Rahim Esfandyarpour, đã thiết kết con chip với 2 lớp vật liệu đặc biệt chồng lên nhau. Lớp dưới là các hạt dẫn điện được in lên trên bề mặt nhựa dẻo, sử dụng một máy in phun. Lớp trên là vật liệu silicon dùng để chứa và giữ mẫu.
Bằng cách hiệu chỉnh dòng điện tác dụng lên các hạt và di chuyển chúng qua lại, các nhà khoa học có thể đạt được kết quả phân tách tế bào, cũng như bất kể một thao tác nào khác, trong các xét nghiệm chẩn đoán bệnh thông thường.
Tiến sĩ Rahim Esfandyarpour nói thiết bị này sẽ loại bỏ yêu cầu cao về một phòng vô trùng dành cho việc xét nghiệm có giá thành đắt đỏ cũng như những nhân viên được đào tạo để điều khiển các thiết bị trong phòng,
Nhóm nghiên cứu của anh đã tiến hành rất nhiều thử nghiệm với con chip. Hai trong số các kết quả ấn tượng là nó có thể phân lập các tế bào nấm men và ung thư vú, mà không giết chết chúng. Kết quả các thử nghiệm được trình bày trong một báo cáo trong Kỷ yếu Viện hàn lâm khoa học Hoa Kỳ.
Trong đó, các nhà nghiên cứu nêu bật lên sự ưu việt của con chip. Họ nói rằng thiết bị là một nền tảng, có thể dễ dàng được tùy chỉnh để phù hợp hơn với nhiều hạt sinh học, tế bào có đủ kích thước và các thuộc tính khác nhau.
Một con chip như thế này có thể được in hàng loạt, và thực hiện nhiều xét nghiệm phức tạp
Không chỉ có tiềm năng trong việc thúc đẩy giải pháp chăm sóc y tế tại các quốc gia đang phát triển, một con chip đóng gói cả phòng thí nghiệm như vậy còn có thể làm động lực cho lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng.
Chẳng hạn như nó có thể giúp các nhà khoa học và bác sĩ phân tích nhiều tế bào hơn, trong cùng một khoảng thời gian ngắn, thao tác với tế bào gốc để đạt được hiệu quả chuyển gen, hay phát triển nhiều phương pháp chẩn đoán bệnh, Tiến sĩ Rahim Esfandyarpour cho biết thêm.
Anh và nhóm nghiên cứu của Đại học Stanford hy vọng những con chip này có thể thay đổi trong lối tư duy khai thác thiết bị phòng thí nghiệm hiện nay. “Tôi chắc chắn rằng nó sẽ mở ra một cánh cửa mới cho các nhà nghiên cứu, vì nó làm cho mọi thứ trở nên dễ dàng hơn”, Esfandyarpour nói.
Trong tương lai, những phòng thí nghiệm khổng lồ sẽ được giản thể dần với các thiết bị ngày càng nhỏ gọn và tinh vi hơn. Có thể tưởng tượng một viễn cảnh nào đó, chúng ta chỉ việc bấm máy in ra một con chip như thế này, rồi sử dụng nó để phân tích mọi thứ như một nhà khoa học mặc đồ kín mít, làm việc trong những phòng thí nghiệm siêu sạch trên thế giới hiện tại.
