Phương pháp ứng dụng công nghệ nano phát hiện virus viêm đường hô hấp

Một nhà hoá học và một bác sĩ, những chuyên gia về các bệnh truyền nhiễm ở trẻ em đã góp phần vào các nỗ lực tạo ra phương pháp có thể được coi là một trong những ứng dụng công nghệ nano và lĩnh vực y khoa nhằm phát hiện sớm virus viêm đường hô hấp (RSV), nguyên nhân chung khiến các trẻ dưới 5 tuổi nhập viện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phương pháp ứng dụng công nghệ nano phát hiện virus viêm đường hô hấp Phương pháp ứng dụng công nghệ nano phát hiện virus viêm đường hô hấpMột nhà hoá học và một bác sĩ,những chuyên gia về các bệnhtruyền nhiễm ở trẻ em đã góp phầnvào các nỗ lực tạo ra phương phápcó thể được coi là một trong nhữngứng dụng công nghệ nano và lĩnhvực y khoa nhằm phát hiện sớmvirus viêm đường hô hấp (RSV),nguyên nhân chung khiến các trẻdưới 5 tuổi nhập viện. RSV đã khiến cho 120000 trẻem ở Mỹ nhập viện mỗi năm. Mặcdù nó chỉ đe doạ sự sống của 1trong 100 ca nhiễm nhưng nó thậtsự nhiễm vào tất cả các trẻ em khilên năm. Một vài trẻ ở Mỹ chết doRSV; và nó cũng tấn công vàonhững người lớn tuổi, gây 17.000 –18.000 ca thử vong mỗi năm.Những người có hệ miễn dịch suyyếu sẽ có nguy cơ nhiễm bệnh cao.Trên thế giới, bệnh do virus gây rahàng triệu ca tử vong mỗi năm. Những phương pháp hiện nayphát hiện virus mất 2 – 6 ngày làmtrì hoãn hiệu quả điều trị. Mộtphương pháp mới, sử dụng côngnghệ cao là việc sử dụng đa màusắc, các vi hạt phát huỳnh quanggọi là các hạt lượng tử (quantumdot) gắn với các phân tử cấu trúcduy nhất trên vỏ virus và tế bào mànó xâm nhiễm. Trong một bài báođăng trên tờ Nanoletter phát hànhtháng 6 (2005), các nhà nghiên cứuờ Vanderbilt báo cáo rằng hệ cáchạt lượng tử không chỉ phát hiện sựtồn tại của của RSV trong vài giờ,so với những test mất 2 đến 5 ngàynhư hiện nay, mà còn nhạy hơn vàcho phép phát hiện virus sớm hơntrong quá trình nhiễm. Khi một virus RSV nhiễm vàophổi, nó phóng thích một phần vỏtrên bề mặt tế bào. Những phần đósẽ bám vào các kháng thể then chốtcấu trúc nên vỏ RSV. Kết quả lànhững phần tử đó liên kết vớikhông chỉ các phần tử virus khácmà còn gây nhiễm vào tế bào quetrên bề mặt. “Vấn đề của những kỹ thuậtphát hiện hiện nay là sự kéo dàithời gian”, GS James E. Crowe, Jr.thuộc khoa nhi, người cộng tác vớiPhó Giáo sư hóa học David W.Wright phát biểu. “Khi một bệnhnhân bị bệnh hô hấp tới gặp Bác sĩ,phòng cấp cứu hay phòng khám,đôi khi các triệu chứng của họ do vikhuẩn và đôi khi do virus. Cónhững thuốc đặc trị điều trị một sốbệnh do nhiễm virus và các khángsinh đặc hiệu trị bệnh vi khuẩn. Cáctest phát hiện bệnh hiện nay phảimất tới 5 ngày mới cho biết có haykhông sự nhiễm virus hoặc cho biếtnhiễm loại virus nào.” Crowe đã liệt kê 3 lợi ích của hệthống phát hiện sớm bệnh là: 1)Tăng sự chính xác khi dùng cácthuốc kháng virus. Mặc dù một vàiloại thuốc đã phát triển cho virushô hấp nhưng nó không thông dụngbằng các liệu pháp chữa bệnh dochúng chỉ ảnh hưởng đến giai đoạnsớm của quá trình nhiễm. Nhữngtest phát hiện trước nay nhận diệnvirus khá muộn sau khi bị nhiễm.2) Giảm việc dùng kháng sinhkhông thích hợp: hiện nay, các bácsĩ thường kê đơn có kháng sinh chobệnh hô hấp. Tuy nhiên, các khángsinh chống lại các bệnh hô hấp dovi khuẩn lại không có liệu lực đớivới bệnh do virus. Các phươngpháp phát hiện sớm virus sẽ giúpcác bác sĩ giảm tần số sử dụngkháng sinh không hiệu quả, bằngcách giảm các tác dụng phụ khôngcần thiết của kháng sinh và giảmthiểu sự kháng kháng sinh của vikhuẩn. 3) Giúp tách ly các bệnhnhân nhiễm RSV. RSV cực kỳ dễlây nhiễm do đó nếu phát hiện sớmsẽ cho phép các nhân viên bệnhviện chuyển các bệnh nhân nhiễmRSV vào nơi tách biệt với các bệnhnhân khác, những người đặc biệtnhạy cảm với sự lây nhiễm, chẳnghạn như những bệnh nhân cấy ghéptuỷ xương. Phương pháp kiểm tra mới dễnhận được sự chấp thuận hơn làthuốc mới. Do đó các nhà nghiêncứu đã tiên đoán rằng phương phápchuẩn đoán mơiù sẽ chỉ mấtkhoảng 2 đến 3 năm để phát triểnvà được phê chuẩn chính thức. “Tấtcả các thành phần luôn sẵn có”,PGS. Wright phát biểu, “vậy nênmọi người có thể kết hợp một trongnhững hệ thống phát hiện này nếuhọ muốn”. Phương pháp này cũng rất rẻtiền. Thành phần đắt tiền nhất trongphương pháp này là các hạt lượngtử: một lọ nhỏ đủ chứa khoảng 200test, giá khoảng US$ 300. Do vậy,phương pháp này có thể là mộttrong những ứng dụng sớm nhấtcủa công nghệ nano vào y học. Bước tiếp theo các nhà khoa họcsẽ phát triển một hệ các hạt lượngtử có khả năng phát hiện cùng lúcsự hiện diện của ít nhất 5 virus hôhấp chính: cúm type A và Bparainfluenza (gây bệnh khó thở ởtrẻ em) và metapneumovirus (virusgây biến dạng phổi), ngoài RSVvirus. “Điều này hoàn toàn có khảnăng”, Wright nói. Trong các bàibáo gần nay, Wright và Crowe đãchứng minh rằng họ có thể sử dụngđồng thời 2 màu khác nhau của cáchạt lượng tử đã được liên kết với 2phân tử “linker” gắn với 2 cấu trúcbề mặt RSV khác nhau. “Không có gì quá ngạc nhiênkhi phát hiện từ 2 đến 5 virus”,Wright nói. Hạt lượng tử đã sẵn cócho hàng tá màu sắc khác nhau, vàcác kháng thể chuyên biệt để xácđịnh 4 loại virus hô hấp khác nhauđã được xác định và có thể đượcdùng như những phân tử linker.Một lần test có thể chẩn đoán hơn90% các ca nhiễm virus hô hấp,ông ta nói. Sự có mặt của phương pháp nàycó thể thúc đẩy sự phát triển củacác liệu pháp chữa bệnh đã đượccải tiến cho virus hô hấp, Crowenói. Nếu không có một phươngpháp chẩn đoán nào cho các bệnhnhiễm virus chuyên biệt, các côngty sản xuất thuốc sẽ không có nhiềuđộng cơ thúc đẩy việc tăng hiệuquả điều trị vì các bác sĩ khôngdùng chúng để kê toa thườngxuyên. Hiện nay, có 3 phương phápchẩn đoán để xác định virus hô hấptương tự như RSV. Tiêu chuẩnvàng liên quan tới việc ủ và gâynhiễm mẫu trên mô nuôi cấy trong5 ngày sau đó dùng cách nhuộmmàu huỳnh quang để kiểm tra sự cómặt của virus. Vần đề chính của kỹthuật này là virus nhân trong cơ thểbệnh nhân cùng thời điểm với nhântrong môi trường nuôi cấy. Đây là nguyên nhân nhiều bệnhviện chuyển sang kỹ thuật real timePCR, kỹ thuật cực nhạy nhưng vẫnphải mất 36 – 48 giờ bởi vì cần độingũ nhà sinh học phân tử đượchuấn luyện tốt để thực hiện các testtrong phòng thí nghiệm. Cũng cóphương pháp thứ 3, gọi là kiểm trakháng nguyên, chỉ mất khoảng 30 ...