SĐT: 
TÓM TẮT
Một xét nghiệm hạt nano vàng mới trị giá 2 đô la có thể phát hiện các bệnh nguy hiểm chỉ trong vài phút, mà không cần phòng xét nghiệm, mang lại tốc độ và độ chính xác cứu sống người bệnh ở bất kỳ đâu trên thế giới.
Cốt lõi của một xét nghiệm chẩn đoán mới do các nhà nghiên cứu tại ASU tạo ra là các hạt nano vàng siêu nhỏ, được thiết kế để phát hiện một lượng cực nhỏ các protein liên quan đến bệnh. Thiết bị này nhạy đến mức có thể phát hiện bệnh chỉ từ vài trăm phân tử trong một mẫu chất lỏng cực nhỏ bằng một phần nhỏ của một giọt. Độ nhạy này cao hơn gần 100.000 lần so với các xét nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm. Nguồn: Jason Drees
XÉT NGHIỆM NASRED
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Arizona ASU đã phát triển một công cụ chẩn đoán đột phá có thể cải thiện đáng kể tốc độ và độ chính xác trong việc phát hiện các bệnh như COVID-19, Ebola, AIDS và bệnh Lyme. Xét nghiệm này chỉ cần một giọt máu, chi phí chỉ vài đô la và cho kết quả trong khoảng 15 phút.
Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học đã chứng minh rằng thiết bị này có thể xác định virus gây ra COVID-19 với độ chính xác đặc biệt, phân biệt đáng tin cậy với các bệnh nhiễm trùng khác.
Hệ thống chẩn đoán di động, tên là Phát hiện Điện tử Nhanh được Hỗ trợ bằng Hạt Nano NasRED (Nanoparticle-Supported Rapid Electronic Detection) ), được thiết kế để để sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau từ các phòng khám nhỏ ở vùng nông thôn đến các bệnh viện thành phố lớn. Nó mang lại độ chính xác chất lượng phòng thí nghiệm mà không cần thiết bị đắt tiền hay đào tạo nâng cao, mang lại tiềm năng trở thành một công cụ quan trọng cho y tế công cộng.
Chao Wang, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi có tốc độ và sự dễ sử dụng của xét nghiệm kháng nguyên nhanh với độ nhạy thậm chí còn tốt hơn các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm. Điều này rất khó đạt được.”
Wang, Phó Giáo sư tại Trung tâm Thiết kế Sinh học về Thiết kế Phân tử và Mô phỏng Sinh học và Khoa Kỹ thuật Điện, Máy tính và Năng lượng của ASU, đã làm việc cùng các đồng nghiệp Yeji Choi, Seyedsina Mirjalili, Ashif Ikbal, Sean McClure, Maziyar Kalateh Mohammadi, Scott Clemens, Jose Solano, John Heggland, Tingting Zhang và Jiawei Zuo tại ASU.
Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí ACS Nano số mới nhất ngày 16/8/2025.
NGĂN CHẶN BỆNH NHIỄM TRÙNG
Các bệnh truyền nhiễm vẫn là một trong những mối đe dọa nghiêm trọng nhất đối với sức khỏe con người, gây ra đau khổ lan rộng và thiệt hại kinh tế nặng nề trên toàn thế giới. Tổng cộng, chúng gây ra hơn 10 triệu ca tử vong mỗi năm và là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong ở các quốc gia thu nhập thấp.
Chỉ riêng tại Hoa Kỳ, gần 800.000 người tử vong hoặc bị tàn tật vĩnh viễn mỗi năm do lỗi chẩn đoán, theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí BMJ Quality & Safety. Nhiều lỗi trong số này liên quan đến nhiễm trùng hoặc các bệnh lý mạch máu vốn có thể đã được điều trị thành công nếu được phát hiện kịp thời.
Ở nhiều quốc gia có thu nhập thấp và trung bình, xét nghiệm chẩn đoán đáng tin cậy rất khan hiếm hoặc hoàn toàn không có. Chi phí thiết bị cao, thiếu nhân viên y tế được đào tạo bài bản và thời gian nhận kết quả chậm trễ đều góp phần dẫn đến việc chẩn đoán bị bỏ sót hoặc chậm trễ, thường dẫn đến tử vong.
Một công cụ chẩn đoán nhanh chóng, chi phí thấp và di động như NasRED có thể cung cấp cho nhân viên y tế tuyến đầu khả năng phát hiện sớm các bệnh nhiễm trùng, cho phép can thiệp nhanh chóng trước khi dịch bệnh bùng phát ngoài tầm kiểm soát.
“Ở nhiều nơi trên thế giới, bao gồm cả Hoa Kỳ, dịch bệnh đang lây lan, nhưng người dân thường không đi xét nghiệm — ngay cả với những bệnh như HIV. Lý tưởng nhất là bạn nên xét nghiệm họ thường xuyên để phát hiện sớm các bệnh nhiễm trùng,” Wang nói. “Ví dụ, những người tiêm chích ma túy có nguy cơ nhiễm HIV hoặc HCV cao hơn, nhưng họ có thể sống lang thang ngoài đường phố và khó tiếp cận. Nếu chúng ta không xét nghiệm họ thường xuyên theo thời gian, chúng ta có thể bỏ lỡ cơ hội can thiệp — cho đến khi họ phát triển các biến chứng nghiêm trọng như ung thư hoặc bệnh gan, khi đó việc điều trị sẽ khó khăn hơn nhiều.”
HẠT NANO VÀNG- CÁI LÕI CỦA XÉT NGHIỆM
Trọng tâm của hệ thống chẩn đoán mới là các hạt nano vàng, được thiết kế chính xác để xác định một lượng cực nhỏ protein liên quan đến bệnh tật. Các hạt nano này được phủ các phân tử được lựa chọn cẩn thận, được thiết kế để phát hiện các bệnh cụ thể.
Một số hạt nano được phủ kháng thể – các phân tử hoạt động giống như nam châm có độ đặc hiệu cao. Các kháng thể này liên kết với các protein do virus hoặc vi khuẩn tiết ra trong quá trình nhiễm trùng. Một số hạt khác được phủ kháng nguyên, là các mảnh protein được lấy trực tiếp từ virus hoặc vi khuẩn. Các kháng nguyên này tự nhiên thu hút các kháng thể do hệ thống miễn dịch của cơ thể sản xuất để đáp ứng với nhiễm trùng.
Sau khi phủ, các hạt nano được trộn với một mẫu dịch cơ thể nhỏ, chẳng hạn như một giọt máu, nước bọt hoặc dịch mũi. Khi có các phân tử liên quan đến bệnh tật, hầu hết các hạt nano sẽ kết tụ lại với nhau và chìm xuống đáy ống. Khi không có bệnh tật, chúng vẫn lơ lửng đều trong chất lỏng.
Sau đó, thiết bị NasRED chiếu một chùm tia LED qua chất lỏng gần đầu ống. Một cảm biến điện tử được chế tạo riêng sẽ đo lượng ánh sáng đi qua. Độ truyền sáng lớn hơn cho thấy các hạt nano đã lắng xuống đáy, để lại phần trên trong hơn—báo hiệu rằng bệnh đang hiện diện.
ĐỘ NHẠY VƯỢT XA TIÊU CHUẨN HIỆN HÀNH
Thiết bị này nhạy đến mức có thể phát hiện bệnh ngay cả khi chỉ có vài trăm phân tử trong một mẫu chất lỏng nhỏ — chỉ bằng một phần nhỏ của một giọt. Nồng độ này thấp hơn gần 100.000 lần so với yêu cầu của các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.
Thêm vào lời hứa hẹn này là tính di động và giá cả phải chăng của NasRED. Các tiêu chuẩn vàng hiện nay cho xét nghiệm, như PCR hoặc ELISA, đòi hỏi thiết bị đắt tiền và kỹ thuật viên được đào tạo bài bản. NasRED nhỏ gọn và dễ sử dụng. Các nhà nghiên cứu ước tính mỗi xét nghiệm có giá 2 đô la, lý tưởng để sử dụng ở những nơi có nguồn lực hạn chế hoặc vùng sâu vùng xa.
NasRED có tiềm năng lấp đầy một khoảng trống chẩn đoán quan trọng, đặc biệt là đối với các bệnh khó phát hiện sớm, chẳng hạn như viêm gan C, HIV hoặc bệnh Lyme. Nó cũng hứa hẹn cho các đợt bùng phát mới nổi với tỷ lệ lưu hành thấp nhưng nguy cơ cao. Những bệnh này thường không được chẩn đoán vì việc thực hiện xét nghiệm trong phòng thí nghiệm chỉ cho một hoặc hai bệnh nhân là không hiệu quả về mặt chi phí. NasRED thu hẹp khoảng cách đó bằng cách cung cấp một xét nghiệm có độ nhạy cao, có hiệu quả ngay lập tức và tiết kiệm tại chỗ.
Mặc dù NasRED hiện tại cần những máy móc nhỏ, để bàn để quay và trộn mẫu, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực thu nhỏ và tự động hóa quy trình hơn nữa. Với sự phát triển liên tục, công nghệ này có thể một ngày nào đó trở thành một xét nghiệm tại nhà tiện lợi, tương tự như các xét nghiệm COVID-19 nhanh hiện có. Tuy nhiên, nó sẽ có độ nhạy vượt trội hơn nhiều và ứng dụng rộng rãi hơn.
VƯỢT TRỘI HƠN CÁC XÉT NGHIỆM HIỆN CÓ
NasRED vượt trội đáng kể so với các tiêu chuẩn chẩn đoán hiện có. Nghiên cứu mới cho thấy NasRED nhạy hơn ELISA khoảng 3.000 lần, cần thể tích mẫu ít hơn 16 lần và cho kết quả nhanh hơn khoảng 30 lần.
Một phiên bản trước đó của công nghệ này đã phát hiện Ebola trong một mẫu máu nhỏ. “Với công nghệ mới, chúng tôi đã giảm độ nhạy xuống mức attomolar”, Wang nói. Điều này tương tự như việc phát hiện một giọt mực trong 20 hồ bơi Olympic.
Công nghệ này hứa hẹn có thể phát hiện tải lượng virus trực tiếp từ dịch cơ thể mà không cần chuẩn bị mẫu phức tạp như các phương pháp PCR. Trong các thử nghiệm sơ bộ với các hạt virus corona thực tế, NasRED đã đạt được độ nhạy tương đương với Abbott ID NOW, một xét nghiệm phân tử phổ biến cho nhiều bệnh như COVID-19.
MÔ ĐUN NỀN TĂNG CHO NHIỀU BỆNH TRẠNG KHÁC
Wang nói “Một trong những điểm mạnh của cảm biến của chúng tôi là tính mô-đun cao,” ; “Các hạt nano được thiết kế để chúng tôi có thể dễ dàng thay thế các protein khác nhau, cho phép cùng một nền tảng có thể được điều chỉnh cho nhiều loại bệnh khác nhau. Chúng tôi đã chứng minh phương pháp này trong nghiên cứu về vi khuẩn E. coli sản sinh độc tố Shiga, cũng như các dấu ấn sinh học ung thư, protein liên quan đến bệnh Alzheimer, bệnh Lyme và dịch tả lợn châu Phi.”
Gần đây, Wang đã nhận được Giải thưởng Nhà lãnh đạo mới nổi của Quỹ Bay Area Lyme và sẽ tận dụng độ nhạy cao và tính di động của công nghệ mới này để phát hiện sớm nhiễm trùng Lyme.
Khi công nghệ phát triển, phạm vi ứng dụng của nó có thể mở rộng ra ngoài các bệnh truyền nhiễm. Việc phát hiện sớm ung thư, theo dõi thời gian thực các bệnh mãn tính và cải thiện giám sát các mối đe dọa sức khỏe cộng đồng đều nằm trong tầm tay.
Tác giả Richard Harth, ĐH Arizona August 16, 2025
Biên dịch: TS.BS Trần Bá Thoại
https://scitechdaily.com/2-one-drop-blood-test-detects-hidden-diseases-in-15-minutes/