Máy phát hiện ung thư cầm tay, độ chính xác gần 95%

Các nhà khoa học tại Đại học Tây Hồ (WU) thành phố Hàng Châu (tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc) vừa phát triển thiết bị nhỏ gọn cầm tay, có thể phát hiện các chỉ dấu sinh học gây ung thư thông qua một giọt máu.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế Nature Photonics của Anh, độ chính xác của thiết bị này đạt gần 95%. Đây là sản phẩm của nhóm nghiên cứu do ông Wen Liaoyong chủ trì.

Lợi thế của hệ thống này là có kích thước nhỏ gọn, nằm vừa trong lòng bàn tay, trong khi đó các hệ thống xét nghiệm ung thư hiện có thường phát hiện các dấu ấn sinh học ung thư trong máu nhưng lại rất cồng kềnh, cần lăng kính, máy quang phổ và các đường dẫn quang học phức tạp, kích thước bằng một chiếc tủ lạnh, và do đó chỉ được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hoặc các cơ sở xét nghiệm chuyên biệt. Thiết bị mới còn có độ nhạy cao hơn tới 10.000 lần so với phương pháp xét nghiệm truyền thống.

Theo trưởng nhóm nghiên cứu Wen Liaoyong, WU đã sử dụng một cơ chế gọi là cảm biến khúc xạ điều biến Q để thu nhỏ thiết bị có thể cầm tay. Không giống như quang phổ truyền thống, phát hiện bước sóng của ánh sáng, thiết bị mới này lại cực nhạy. Ví dụ, khả năng phát hiện bước sóng ánh sáng của máy truyền thống là 1m, thì hệ thống mới của WU chỉ vài micromet.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đang tìm cách giảm mạnh chi phí sản xuất con chip, đây là bộ phận quan trọng nhất của thiết bị. Nhóm đã thiết kế một con chip 3D sử dụng siêu vật liệu, có các bề mặt được thiết kế để điều khiển ánh sáng theo những cách mà vật liệu tự nhiên không thể làm được. Các chip quang học truyền thống dựa trên siêu vật liệu được "viết" từng nét một bằng phương pháp khắc quang điện tử - quy trình tương tự như sao chép một cuốn sách từng chữ một, khiến chúng khó sản xuất hàng loạt, giá chip lên đến hàng trăm USD.

Để giảm chi phí WU đã nâng cấp công nghệ sản xuất chip từ thời kỳ "sao chép sách" lên "in ấn bằng chữ rời", bằng cách tạo ra phiên bản gốc trước rồi mới sản xuất hàng loạt, hàng nghìn chip có độ đồng nhất cao có thể được in trên một tấm wafer 8 inch cùng một lúc, nên mỗi chip giảm xuống chỉ còn khoảng 5 USD.

Vì cơ chế mới chỉ đo cường độ ánh sáng, toàn bộ hệ thống phát hiện có thể cực kỳ đơn giản - chỉ bao gồm một chip cảm biến 3D BIC, một nguồn sáng LED và một bộ tách sóng quang. Sau khi lắp ráp, nó đủ nhỏ gọn để sử dụng tại nhà, thay vì yêu cầu môi trường phòng thí nghiệm.

Để chứng minh khả năng của hệ thống, Wen đã hợp tác với Đại học Hạ Môn để phát hiện các túi ngoại bào nhỏ (sEV) liên quan đến ung thư phổi. Các sEV này là những dấu ấn sinh học quan trọng trong sinh thiết dịch, nhưng nồng độ cực thấp của chúng ở bệnh nhân giai đoạn đầu khiến chúng khó phát hiện bằng các phương pháp truyền thống.

Thiết bị cầm tay của WU đã chứng minh độ nhạy cao hơn khoảng 10.000 lần so với xét nghiệm miễn dịch liên kết enzyme (ELISA) tiêu chuẩn trong việc phát hiện các dấu ấn sinh học ung thư phổi giai đoạn đầu này.

Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này không chỉ dùng để sàng lọc ung thư mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực y sinh học khác.

Nếu được thương mại hóa thành công, thiết bị có thể giúp việc tầm soát ung thư trở nhanh, rẻ và thuận tiện hơn, đặc biệt ở những nơi thiếu các cơ sở xét nghiệm chuyên dụng, và cho các nhóm bệnh nhân có hoàn cảnh kinh tế còn eo hẹp.