Vi khuẩn từ tính phân phối thuốc đúng vị trí bị bệnh

Một trong những nguyên nhân vì sao những loại thuốc chống ung thư thường gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng và khắc nghiệt do hoạt chất tấn công tế bào ung thư cũng ảnh hưởng đến những tế bào khỏe mạnh.

Trên thực tế, rất nhiều loại thuốc có tác dụng phụ, đó là lý do tại sao những năm gần đây, các nhà khoa học tăng cường nghiên cứu giải pháp phân phối thuốc đến các vị trí mục tiêu hiệu quả hơn mà không tổn thương cho những tế bào và mô khỏe mạnh.

Một trong những phương pháp phân phối thuốc hiệu quả là sử dụng công nghệ nano, chẳng hạn như sử dụng viên nang nano/vi mô cụ thể cho mục tiêu hoặc nano/microrobots nhằm mục đích giải phóng thuốc chỉ khi viên nang nano đến vị trí các tế bào có bệnh. Những nano/microrobots này thường được lấy mẫu tương tự như vi khuẩn về phương thức chuyển động và kích thước. 

Nhóm nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) do phó tiến sĩ Simone Schürle đã thực hiện một nghiên cứu theo hướng này này. Trong một bài báo, được xuất bản trên Tạp chí Advanced Function Materials, Schürle và nhóm của bà thử nghiệm sử dụng vi khuẩn từ tính như một phương tiện phân phối thuốc đến vị trí cần thiết, sử dụng từ trường có hướng là “bảng điều khiển” đưa vi khuẩn đến mục tiêu cần trị liệu.

Vi khuẩn từ tính hoặc vi khuẩn magneto thực sự được tìm thấy trong nước biển cách đây khoảng 45 năm. Những vi sinh vật kỳ lạ này hấp thụ sắt hòa tan trong nước, sau đó oxit sắt kết tinh bên trong vi khuẩn. Những tinh thể oxit sắt này giúp vi khuẩn tự điều chỉnh với từ trường trái đất, điều hướng trong nước biển.

Một loại vi khuẩn thuộc giống Magnetospirillum. Nhờ một hàng tinh thể oxit sắt (màu vàng xanh nhạt), những vi khuẩn này tự định hướng giống như một chiếc kim la bàn. Vi khuẩn thuộc giống này được sử dụng trong nghiên cứu dẫn luồng chất lỏng.

Nhóm nhà khoa học Schürle đã tác động một từ trường quay yếu vào nhóm vi khuẩn trong chất lỏng khiến chúng phản ứng với từ trường và di chuyển, cho phép kiểm soát dòng chảy của chất lỏng mà vi khuẩn có trong đó.

Điều này tạo ra một hiệu ứng tương tự như hiệu ứng được gây ra bởi các vi bơm, do vi khuẩn dưới tác động của từ trường, có thể di chuyển những chất hoạt tính có trong chất lỏng với độ chính xác cao. Hiện tượng này có thể được sử dụng để di chuyển các liệu pháp điều trị tích cực trong máu trực tiếp đến các vị trí khối u.

Bà Schürle cho biết, lợi thế chính của vi khuẩn so với nano hoặc microrobots là dễ sản xuất hơn; các nhà khoa học chỉ cần nuôi cấy vi khuẩn trong các lò phản ứng sinh học.

Tất nhiên, đây là những bước đầu tiên và ý tưởng mới này chỉ được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Điều kiện cần và đủ là phải được thử nghiệm trên người trong các giải pháp điều trị lâm sàng đồng thời cần có các biện pháp đảm bảo an toàn và bảo vệ sức khỏe nghiêm ngặt.

Hiện nay các nhà nghiên cứu khác đã sử dụng trực khuẩn E.coli như một liệu pháp sống. Chính vì vậy, không phải là viễn tưởng nếu có thể sử dụng các vi khuẩn nhân tạo đề thực hiện mục đích trị liệu.

Nhờ có sinh học tổng hợp, vi khuẩn có thể được sửa đổi để tối ưu hóa chức năng mong muốn – giả thiết như phản ứng với từ trường so với những loại virus sống ở đại dương tốt hơn và có thể lành tính hơn để sử dụng trong y tế và những ứng dụng trị liệu khác.

Những kết quả của nghiên cứu này còn cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa khoa học y tế và công nghệ nano trong quá trình phát triển các phương pháp điều trị tiên tiến, có định hướng trong tương lai.