Công cụ công nghệ nano giúp khám bệnh bằng điện thoại thông minh

Đại dịch Covid-19 khiến công tác chẩn đoán bệnh trở thành trọng tâm của y tế cộng đồng, Tổ chức Y tế Thế giới đã kêu gọi các quốc gia ưu tiên đầu tư vào chất lượng chẩn đoán, bước đầu tiên quan trọng trong kiểm soát, điều trị và phòng ngừa dịch bệnh .

Các nhà khoa học thuộc Đại học Melbourne và Trung tâm Xuất sắc của Hội đồng Nghiên cứu Úc (Australian Research Council Centre of Excellence) về Hệ thống Siêu quang Chuyển đổi ( TMOS) công bố chi tiết thiết bị này trên tạp chí ACS Photonics.

TS Lukas Wesemann thuộc Đại học Melbourne và Trung tâm Xuất sắc của Hội đồng Nghiên cứu Úc về Hệ thống Siêu quang Chuyển đổi cho biết, Thiết bị quang học phẳng chỉ dày vài trăm nanomet này có thể thực hiện hàng loại kỹ thuật hiển vi, được sử dụng rất nhiều trong khảo sát các tế bào sinh học.

Hiện nay, phát hiện bệnh chủ yếu sử dụng kính hiển vi quang học để khảo sát những thay đổi của tế bào sinh học, quy trình bao gồm nhuộm tế bào bằng hóa chất trong môi trường phòng thí nghiệm và sử dụng kính hiển vi cao cấp, cồng kềnh và đắt tiền để nghiên cứu, xem xét.

Các nhà nghiên cứu đã thu nhỏ công nghệ hình ảnh pha (phase-imaging) sử dụng siêu bề mặt, có thể điều khiển ánh sáng đi qua để làm những khía cạnh vô hình của vật thể, như các tế bào sinh học sống, có thể được nhìn thấy. Hình ảnh pha thu được trên cơ sở mức độ trong suốt tương phản giữa các mô hoặc tế bào đang nghiên cứu.

Thiết bị quang học phẳng chỉ dày vài trăm nanomet do nhóm nghiên cứu chế tạo có thể thực hiện loại kỹ thuật hiển vi, được sử dụng rất nhiều trong khảo sát các tế bào sinh học. Thiết bị có thể tích hợp trên ống kính máy ảnh để phát hiện những thay đổi trong tế bào sinh học, chỉ ra dấu hiệu của bệnh tật.

Mô hình 3D cấu trúc mảng nano do các nhà khoa học tại Đại học Melbourne chế tạo, có độ dày chưa đến 200nm, được gọi là 'thanh nano' cho phép thiết bị hiển thị các vật thể trong suốt như tế bào sinh học. Ảnh: Đại học Melbourne & Trung tâm ARC Xuất sắc về Hệ thống Siêu quang Chuyển đổi.

Các bệnh, chẳng hạn như bệnh sốt rét , bệnh leishmaniasis, bệnh trypanosomiasis và bệnh lê dạng trùng, có thể dễ dàng được phát hiện qua kính hiển vi quang học, là những bệnh tiềm năng, có thể được phát hiện bằng thiết bị này trong tương lai.

Hiệu quả của việc thấy được các tế bào bằng loại thiết bị này là các tế bào sinh học sống sống và không cần phải được xử lý theo bất kỳ cách nào trước khi có thể được hình dung. Hình ảnh ghi lại là thời gian thực và không cần xử lý tính toán, thiết bị thực hiện toàn bộ việc hiển thị tế bào.

Thấy được tế bào sống qua điện thoại di động cho phép chẩn đoán y tế từ xa, cho phép bác sĩ phát hiện bệnh tại nhà. Bệnh nhân có thể lấy bệnh phẩm của chính mình bằng nước bọt hoặc một giọt máu, truyền hình ảnh đến phòng thí nghiệm ở mọi nơi trên thế giới để đánh giá và chẩn đoán nhanh chóng.

“Chẩn đoán sớm có thể giúp điều trị kịp thời và có thể dẫn đến kết quả sức khỏe tốt hơn . Phát triển các thiết bị chẩn đoán y tế tiện dụng, rẻ và di động giúp các vùng khó khăn tiếp cận với các dịch vụ chăm sóc sức khỏe mà hiện chỉ có ở các nước phát triển.

Chi phí chế tạo của nguyên mẫu thiết bị hiện tại khoảng 700 USD do được chế tạo bằng các công cụ, được sử dụng trong sản xuất chip máy tính. Nhóm nhà khoa học đang tìm kiếm các đối tác công nghệ để thương mại hóa thiết bị này. Các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng sẽ có những phương pháp tiên tiến, cho phép chế tạo hàng loạt với giá thiết bị chỉ vài cent. Thiết bị là một kỹ thuật rất cơ bản, có thể tích hợp vào bất kỳ thiết bị hình ảnh y tế di động nào, không chỉ có điện thoại thông minh.

Phương thức sử dụng hình ảnh pha quang học phản chiếu ánh sáng tới có tiềm năng ứng dụng rất lớn do có nhiều mô gần như trong suốt, không thể hiển thị nếu không có chất cản quang hoặc bức xạ. Phương thức này cũng có thể ứng dụng để ghi lại hình ảnh mô sinh học, đặc biệt là võng mạc do mô thần kinh và mạch máu có thể được chụp ảnh đồng thời.