“Tân binh đáng gờm” giới dược phẩm: Siêu công nghệ 5 USD vạch trần thuốc giả chính xác đến 90%

Trong nỗ lực ngăn chặn vấn nạn thuốc giả đang cướp đi sinh mạng của hàng trăm nghìn người mỗi năm, các nhà khoa học tại Đại học California, Riverside đã tạo ra một thiết bị kiểm tra đột phá.

Điều đáng kinh ngạc là thiết bị này được chế tạo từ những linh kiện rẻ tiền của robot đồ chơi, nhưng lại mang trong mình tiềm năng thay đổi diện mạo ngành y tế tại các khu vực nghèo khó nhất thế giới.

"Đại dịch thầm lặng" mang tên thuốc giả và những con số biết nói

Thuốc giả và thuốc kém chất lượng từ lâu đã trở thành một vấn đề nhức nhối mang tính toàn cầu với những hậu quả khôn lường.

Theo số liệu từ Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), có ít nhất 1 trong 10 sản phẩm y tế tại các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình là hàng giả hoặc không đạt tiêu chuẩn.

Đây không chỉ là những con số thống kê khô khan, mà là sinh mạng của hàng triệu con người đang bị đặt vào vòng nguy hiểm mỗi ngày.

Một báo cáo đánh giá từ Văn phòng Liên Hợp Quốc về Chống ma túy và Tội phạm (UNODC) năm 2023 đã đưa ra những con số gây sốc: tại khu vực châu Phi cận Sahara, gần 500.000 người tử vong mỗi năm do sử dụng thuốc giả.

Trong đó, riêng thuốc sốt rét giả đã gây ra cái chết của khoảng 267.000 người, và hơn 170.000 người khác thiệt mạng do các loại kháng sinh giả vốn được dùng để điều trị viêm phổi ở trẻ em.

Ngay cả tại các quốc gia phát triển như Mỹ, vấn đề này cũng đang có xu hướng gia tăng đáng lo ngại.

Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC) Hoa Kỳ đã đưa ra cảnh báo về các loại thuốc giả được bán qua những hiệu thuốc trực tuyến bất hợp pháp, đôi khi bị pha trộn với các chất độc hại như fentanyl.

Thậm chí, các thị trường "xám" cung cấp phiên bản giả mạo của những loại thuốc giảm cân phổ biến hiện nay (như nhóm thuốc GLP-1) hay Botox đã gây ra nhiều ca thương tật nghiêm trọng và tử vong. Những viên thuốc này thường chứa quá ít hoạt chất, sai thành phần, hoặc quy trình sản xuất không đảm bảo vệ sinh.

Thực trạng này cho thấy nhu cầu về một phương pháp phát hiện thuốc giả nhanh chóng, đơn giản và rẻ tiền đã trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết, không chỉ ở các nước nghèo mà ngay cả ở những nền y tế hiện đại nhất.

Công nghệ "Dấu vân tay hòa tan" từ những linh kiện rẻ tiền

Để giải quyết bài toán khó khăn này, nhóm nghiên cứu do PGS. William Grover dẫn đầu tại khoa Công nghệ Sinh học, Đại học California, Riverside đã tìm ra một giải pháp từ một nguồn không ai ngờ tới: robot đồ chơi.

Thay vì sử dụng các thiết bị phân tích hóa học đắt đỏ có giá hàng chục nghìn đô la, nhóm của Grover đã tận dụng cảm biến hồng ngoại phản xạ - loại linh kiện thường thấy trong các robot đồ chơi giá rẻ dùng để dò đường.

Ý tưởng của họ dựa trên một nguyên lý vật lý đơn giản nhưng cực kỳ hiệu quả: quá trình hòa tan của một viên thuốc.

Mỗi loại thuốc chính hãng đều được sản xuất theo quy trình kiểm soát cực kỳ nghiêm ngặt, nên các viên thuốc cùng loại sẽ luôn hòa tan giống hệt nhau.

Ngược lại, thuốc giả, vốn được sản xuất từ các nguyên liệu khác nhau hoặc quy trình ép viên khác biệt, sẽ có tốc độ và cách thức hòa tan hoàn toàn không giống với hàng thật.

Bằng cách theo dõi lượng ánh sáng phản xạ ngược lại từ các hạt thuốc được giải phóng khi viên thuốc tan trong nước, các nhà khoa học có thể tạo ra "dấu vân tay hòa tan" của viên thuốc.

PGS. William Grover giải thích rằng nếu đó là thuốc chính hãng, nhà sản xuất đã làm cho mọi viên thuốc giống nhau đến mức chúng sẽ có hành vi tương tự khi hòa tan.

Do đó, nếu thử nghiệm một viên thuốc nghi ngờ và nó có tốc độ hòa tan khác với mẫu chuẩn, đó chính là dấu hiệu cho thấy nó là hàng giả hoặc hàng kém chất lượng.

Sự sáng tạo đột phá ở đây không nằm ở bản thân cảm biến, mà nằm ở nhận thức rằng động học hòa tan chứa đựng đủ thông tin để xác định danh tính của một viên thuốc.

Hiện nay, tiêu chuẩn vàng để kiểm tra dược phẩm là phương pháp Sắc ký lỏng hiệu năng cao. Tuy phương pháp này cực kỳ chính xác nhưng lại đòi hỏi phòng thí nghiệm hiện đại, hóa chất tiêu hao và nhân viên có trình độ chuyên môn cao.

Trong khi đó, các thiết bị quang phổ cầm tay hiện đại có thể xác định hợp chất hóa học nhanh chóng nhưng giá thành lại lên tới 30.000 USD (hơn 750 triệu VNĐ), vượt xa khả năng chi trả của các trạm y tế nông thôn hay các tổ chức phi chính phủ.

Thiết bị của nhóm nghiên cứu có chi phí sản xuất hiện tại khoảng 33 USD và có khả năng giảm xuống mức 5 USD (khoảng 125.000 đồng) khi sản xuất hàng loạt, biến nó thành một "tấm khiên" bảo vệ người nghèo với chi phí cực thấp.

Hiệu quả thực tế và hành trình vươn tới cộng đồng

Trong các nghiên cứu chứng minh khái niệm, thiết bị "dấu vân tay hòa tan" đã cho thấy những kết quả ban đầu đầy ấn tượng.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm trên 32 loại dược phẩm khác nhau, bao gồm thuốc kháng sinh, vitamin, thuốc giảm đau nhóm opioid và thuốc tránh thai.

Kết quả cho thấy hệ thống có thể phân biệt chính xác giữa phiên bản chính hãng và hàng giả trong khoảng 90% trường hợp.

Đặc biệt, công nghệ này nhạy bén đến mức có thể phân biệt được sự khác biệt tinh vi giữa Aspirin của thương hiệu nổi tiếng Bayer và Aspirin của các nhãn hàng riêng tại cửa hàng.

Thậm chí, nó còn nhận diện được sự khác biệt giữa phiên bản cùng một loại thuốc nhưng được sản xuất cho hai thị trường khác nhau là Mỹ và Canada.

Một điểm cộng lớn là thiết bị này cho kết quả chỉ trong vòng một giờ, cho phép người dùng đưa ra quyết định nhanh chóng trước khi sử dụng thuốc.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng thừa nhận công nghệ này vẫn còn một chặng đường dài để có thể ứng dụng rộng rãi.

Tỷ lệ âm tính giả 10% (nghĩa là 10% thuốc giả bị hệ thống bỏ sót) vẫn là con số cần phải cải thiện để đảm bảo an toàn tuyệt đối.

Có một khoảng cách lớn giữa việc thiết bị hoạt động tốt trong môi trường phòng thí nghiệm lý tưởng và việc nó phải chịu đựng điều kiện khắc nghiệt, độ ẩm cao tại các vùng nhiệt đới hay vùng sâu vùng xa.

Thách thức lớn nhất hiện nay là thử nghiệm sâu rộng trên các loại thuốc chống sốt rét thực địa, nơi vấn đề thuốc giả đang ở mức báo động đỏ và các nguồn lực để phát hiện lại mỏng manh nhất.

Mặc dù còn những rào cản kỹ thuật, tinh thần sẻ chia của nhóm nghiên cứu là một điểm sáng đáng ghi nhận.

Đại học California, Riverside đã quyết định công bố toàn bộ thiết kế của thiết bị dưới dạng mã nguồn mở.

Điều này cho phép các nhóm nghiên cứu khác trên toàn thế giới có thể tự do sao chép, cải tiến phần cứng và thuật toán so khớp dấu vân tay để phục vụ cộng đồng.

Thay vì giữ bản quyền để tìm kiếm lợi nhuận, các nhà khoa học hướng tới mục tiêu cao nhất: biến một linh kiện robot đồ chơi thành một công cụ cứu người.

*Nguồn: BGR, R&D World

Hoàng Minh