Khẩu trang cảm biến phát hiện Covid-19 trong 90 phút

Tiện lợi, chi phí thấp

Mới đây, đội ngũ nhà khoa học tại Đại học Harvard và Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ đã công bố sáng kiến kết hợp hoàn hảo giữa việc đeo khẩu trang chống dịch và phát hiện nCoV cho người dùng. Sáng kiến khởi nguồn từ một nhóm nghiên cứu tại Viện Wyss thuộc Đại học Harvard do TS Peter Nguyễn, nhà khoa học gốc Việt dẫn đầu. TS Peter Nguyễn đã đại diện nhóm nghiên cứu mô tả chi tiết sáng chế công bố trên Tạp chí Nature Biotechnology.

Theo TS Peter Nguyễn, nhóm nghiên cứu Viện Wyss đã tích hợp các phản hồi ứng dụng sinh học đông khô không tế bào và các mạch sinh học tổng hợp vào vải để tạo ra công nghệ đông khô không tế bào (wFDCF). wFDCF kết hợp thử nghiệm dòng chảy với công nghệ tương tự được sử dụng trong các que thử thai tại nhà với nucleic acid cảm biến được phát triển tại Viện Wyss để tạo ra một sản phẩm với chi phí thấp.

Sản phẩm có thể cho kết quả quả dương tính hoặc âm tính bằng cách sử dụng một đường mẫu trên dải giấy. Với công nghệ này, người dùng đeo khẩu trang từ 15 - 30 phút, kế đến bấm nút trên cảm biến. Chỉ mất 90 phút để có kết quả xét nghiệm Covid-19. Với loại khẩu trang này, người dùng không chỉ góp phần ngăn chặn dịch Covid-19 lây lan, mà còn nhanh chóng phát hiện mình có mắc bệnh hay không.

Nhóm nghiên cứu cũng mô tả chi tiết sáng tạo được khơi nguồn từ nghiên cứu trước đây của GS James Collins tại MIT, nhà nghiên cứu hàng đầu về công nghệ wFDCF. Công nghệ này được GS James Collins thiết kế vào giữa thập niên 2010 để nghiên cứu chẩn đoán virus Ebola và Zika. Hệ thống cảm biến có tên Sherlock được sử dụng để phát hiện nucleic acid.

Để tạo ra cảm biến, nhóm nghiên cứu tách và sấy khô đông lạnh bộ máy phân tử mà tế bào sử dụng để nhận dạng vật liệu di truyền như ADN và ARN. Thu nhỏ toàn bộ phòng thí nghiệm thử nghiệm thành một cảm biến nhỏ kết hợp với bất kỳ khẩu trang nào cho độ chính xác cao như thử nghiệm PCR với tốc độ ở mức chậm. Độ nhạy của thiết bị tương đương xét nghiệm RT-PCR tiêu chuẩn và hiển thị kết quả khá nhanh so với các xét nghiệm PCR thông thường. Thiết bị cũng có chi phí rẻ cho một nguyên mẫu chỉ 5USD (115.000đ) nếu không tính giá thành đóng gói. Sản phẩm cuối cùng đến tay người tiêu dùng có thể sẽ còn rẻ hơn nếu sản xuất đại trà, số lượng lớn.

Có thể phát triển ra nhiều dòng sản phẩm

TS Peter Nguyễn cho biết thêm, công nghệ tương tự có thể áp dụng để xác định mầm bệnh khác như cảm cúm, có khả năng xét nghiệm Covid-19 chính xác đến mức có thể nhận dạng các biến chủng khác nhau, độ nhạy tương đương xét nghiệm RT-PCR tiêu chuẩn. Sản phẩm sẽ hỗ trợ đắc lực trong việc loại bỏ nhiều rào cản đối với việc xét nghiệm bệnh hiện tại.

Ngoài ra, công nghệ wFDCF có thể tích hợp thành quần áo và được điều chỉnh để phát hiện nhiều mối đe dọa từ môi trường. Các trường hợp sử dụng bổ sung bao gồm các chuyên gia y tế làm việc với mầm bệnh, quân nhân có khả năng tiếp xúc với vũ khí sinh học và các nỗ lực làm sạch môi trường liên quan đến chất độc. Hiện nhóm nghiên cứu đang xem xét tích hợp công nghệ xét nghiệm này vào áo khoác ngoài dành cho nhân viên y tế và đã thử nhiều loại vải khác nhau như cotton, polyester, len và lụa.

TS Peter Nguyễn, sống tại TP Cambridge (bang Massachusetts), tốt nghiệp cử nhân khoa Hóa sinh và Triết học của Đại học Texas. Anh nhận bằng thạc sĩ tại Viện sau đại học Keck (TP Claremont, bang California) trước khi lấy bằng tiến sĩ sinh hóa của Đại học Rice (TP.Houston, bang Texas).

Hiện TS Peter Nguyễn công tác tại Viện Wyss, đang nghiên cứu chế phẩm sinh học có thể lập trình và công nghệ sản xuất đông khô không tế bào trên nhiều nền tảng. Mối quan tâm nghiên cứu của anh cũng bao gồm các hệ thống kỹ thuật để tự lắp ráp và điều khiển chính xác các cấu trúc kích thước nano; kỹ thuật protein cho sinh học tổng hợp và các ứng dụng y sinh. Trong quá trình nghiên cứu TS Peter Nguyễn đã phát minh và thiết kế ra công nghệ gọi là BIND (màn hình sợi nano tích hợp vào bản phim sinh học) Đây là công nghệ cho phép tái thiết kế vật liệu ngoại bào của vi khuẩn để đảm nhiệm các chức năng nhân tạo.