Con chip giá hơn 200 VNĐ này có thể làm nhiệm vụ như một phòng xét nghiệm trong bệnh viện
Nó có 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.
Ở các bệnh viện lớn trên thế giới, quy trình chẩn đoán luôn đi kèm với các xét nghiệm và phân tích mẫu bệnh phẩm. Được thực hiện trong các phòng thí nghiệm hiện đại, đôi khi một xét nghiệm như vậy tiêu tốn tới hàng trăm USD.
Không phải một mức giá ngoài tầm với của người bệnh ở Châu Âu hay ở Mỹ. Nhưng tại nhiều vùng xa xôi của các quốc gia đang phát triển, bệnh viện của họ còn quá nghèo nàn để có thể xây dựng một phòng thí nghiệm. Và người dân thì không thể trả vài trăm USD, cho chỉ một vài xét nghiệm đơn lẻ.
Bởi vậy, các nhà khoa học tại Đại học Stanford đang muốn tìm kiếm một giải pháp tốt hơn. Trong nỗ lực đóng gói cả phòng xét nghiệm của bệnh viện vào trong một con chip, họ đã phát triển thành công một thiết bị phân tích bệnh phẩm với giá siêu rẻ.
Đó là một vi mạch điện tử chỉ 1 cent (tương đương hơn 200 VND). Thế nhưng, nó lại có khả năng xét nghiệm nhiều mẫu bệnh phẩm phức tạp, và cho kết quả nhanh trong vòng 20 phút.
“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. Ở đây, tôi không hề sử dụng một từ ngữ phóng đại nào”, Eric Topol, giám đốc Viện Nghiên cứu Chuyển giao khoa học công nghệ Scripps cho biết.
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…
“Phòng thí nghiệm trên một con chip” 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, dẫn đầu bởi 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 silicone 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.
“Chúng tôi thiết kế ra thiết bị này, nhằm loại bỏ yêu cầu cao về một phòng sạch [dành cho việc xét nghiệm có giá thành đắt đỏ] và những nhân viên được đào tạo để điều khiển các thiết bị [trong đó]”, Tiến sĩ Rahim Esfandyarpour nói.
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.
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 đóng gói cả phòng thí nghiệm có thể tạo ra cả sự 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.
